考虑双重挤土效应的补桩承载力计算方法研究

研究目的：为满足实际工程中补桩设计的需要，需考虑已就位群桩的挤土效应和补桩自身的挤土效应对补桩承载力的双重影响。 研究方法和结果：先考虑群桩挤土效应，在引入“桩土面积比”这一概念的前提下，采用等效圆截面单桩模拟群桩，基于孔隙比协调的原则，运用圆柱形孔扩张理论、弹性理论、比奥固结理论，求出等效半径，进而得出等效半径处土体变化后的应力场和强度指标；并以这一应力场和强度指标作为补桩施工时土体的初始值，考虑补桩自身挤土效应，运用圆柱形孔扩张理论、弹性理论，以土力学原理为基础，推导出饱和砂土中考虑双重挤土效应的补桩承载力计算公式；本文同时推导出了群桩挤土效应对补桩承载力的影响是否明显的临界状态。 研究结论：计算结果与实测数据，比较接近，表明该计算方法具有实用价值。     

摩擦桩竖向承载力计算方法研究

研究目的：解决现行桩基竖向承载力计算方法与桩-土体系的竖向变形相互独立的问题。 研究方法：首先，通过分析桩-土体系的变形机理得出合适的荷载传递函数模型；其次，根据桩-土体系的变形协调原则对桩基础的竖向承载力进行分析研究。 研究结果：针对现行桩基竖向承载力计算方法的不足，提出了一种与桩-土体系竖向变形相协调的计算方法。 研究结论：以变形协调原则与荷载传递法为基础推导的桩基承载力计算方法，能够解决桩基竖向承载力与竖向位移计算各自独立这一矛盾，满足工程设计要求。     

刚性桩桩网复合地基桩顶段桩间土附加应力分析

结合铁路CFG桩复合地基现场试验,进行桩网复合地基桩顶段桩间土附加应力分析。试验表明,在路堤填土荷载作用下,桩顶段桩间土压力仅在一定深度范围内有所增加,并且桩间土附加应力随深度迅速衰减,而桩顶段桩身轴力随深度增大。采用轴对称圆柱坐标系,针对有无桩帽的刚性桩复合地基,选取单桩处理面积范围内土体进行桩土相互作用分析,得出刚性桩复合地基桩顶段桩间土附加应力的计算方法。分析结果表明,在桩间土内部的剪切力和桩与土间摩擦力的作用下,桩和桩间土所承担的荷载在桩顶段重新分配,使桩间土所承担的荷载减小,而桩身所承担的荷载增加。桩土间黏聚力和摩擦角越大,桩间土中附加应力衰减的速度越快。计算值与数值模拟及现场实测结果的对比表明,计算方法可靠。     

桩网复合结构桩间土应力计算方法研究

研究目的:桩网复合结构应用于高速铁路深厚层软土地基工程中,其设计有别于其它建筑工程.目前国内还没有可遵循的规范,国外虽有相应的规范,但根据各国规范所计算的结果差别较大,因而有必要对其适用性进行研究分析.针对我国尚无桩网复合结构桩间土应力计算方法的情况,通过试验分析桩网复合结构桩间土应力和桩土应力比随填土高度的增加的变化规律,通过试验结果检验国外桩网复合结构设计规范中桩间土应力计算公式的适用性.研究结论:通过试验分析,桩土应力比随填土高度的增加而增大;认为德国规范中,桩间土应力计算方法所得到的规律与实际相符,计算结果基本满足计算精度的要求,因而桩间土应力计算可以采用德国规范.     

桩筏复合地基负摩阻段分析及桩土应力比计算

通过对桩筏复合地基桩顶负摩阻段桩-土相互作用分析,得到桩顶负摩阻段桩间土中附加应力计算方法。在此基础上,利用弹簧组模型对桩筏复合地基桩-土-垫层相互作用进行分析,得出桩顶处桩和桩间土竖向有效应力及桩顶刺入变形计算方法。分析垫层对应力调节、沉降控制的影响。结果表明:在桩与桩间土间摩擦力作用下,桩间土竖向有效应力随深度增加衰减,并在某一深度衰减到较小水平,可不考虑该位置以下桩土相互作用对桩顶处桩土应力比的影响。垫层模量对桩顶处桩、土应力调节起重要作用,并对桩顶上刺量影响显著。垫层模量越小刺入量越大,且随模量减小刺入量增长速度加快。     

谈既有线施工路基采用钢轨桩加固计算

运用库仑土压力理论计算路基对钢轨桩产生的土压力，路基上轨道恒载和列车活载换算为与路基填料相同的土柱重，将钢轨桩看作底端固定的悬劈梁，计算钢轨的抵抗力矩，从而求出路基防护所用钢轨数量。     

CFG桩复合地基桩土应力比计算与影响因素分析

基于目前对带垫层的复合地基桩土应力比计算理论的研究不够完善和为了满足工程实际中桩土应力比计算的需要,从单元变形模式出发,综合考虑桩体的负摩擦阻力、桩顶刺入垫层和桩端刺入持力层的情况,并将土层按等沉面的位置分为上下两层土体,采用简化和收敛的方法,导出带垫层的CFG桩复合地基桩土应力比的计算公式.运用该方法对桩长为6.8～7.6 m的CFIG桩复合地基进行计算得到的等沉面位置位于距桩底0.6～0.7的桩长处,应力比值在14～19.计算值与现场试验结果吻合较好,说明该计算方法能满足实际工程计算的需要,适用于刚性桩复合地基的桩土应力比计算.运用该分析方法对桩土应力比影响因素的分析表明:选择合理的桩间距、桩径、桩长和垫层材料能充分发挥CFIG桩复合地基的承载能力.     

基于荷载传递理论的刚性桩复合地基沉降计算

研究目的:软土地区高速铁路路基地基处理一般采用刚性桩复合地基结构,但目前考虑桩土协同工作的刚性桩复合地基沉降计算方法仍存在不足。本文通过荷载传递理论描述桩与桩间土之间荷载转移规律,由最小二乘法拟合桩间土表面荷载引起的加固区附加应力抛物分布方程,尝试建立刚性桩加固区沉降计算模型,为刚性桩复合地基沉降变形验算及桩体平面设计提供理论依据。研究结论:(1)刚性桩加固区桩与桩间土之间存在荷载相互转移现象,桩侧同时分布正负摩阻力;(2)桩间土表面荷载引起的加固区附加应力为非线性分布,可采用五点最小二乘法拟合其抛物分布方程;(3)沉降模型关于京沪高铁试验段刚性桩复合地基沉降计算结果与实测值接近,计算偏差约15%;(4)Randolph理论关于桩侧和桩端刚度系数取值方法使桩土沉降差计算结果偏大,刚度系数取值的合理性需进一步研究总结。     

CFG桩复合地基最大承载力检测在武广客专咸宁车站中的应用

用最有效方法检测CFG桩复合地基的最大承载力的确定采用低应变检测桩身质量完整性，静力触探检测桩间土承载力，单桩静载试验检测单桩极限承载力，综合计算CFG桩复合地基最大承载力，其检测效果好，效率高，费用低。     

桩台网复合地基加固区沉降研究

目前,桩台网复合地基沉降计算所需桩土荷载比主要靠经验或试验确定。通过假定桩台间网下凹变形为抛物状、大小等于桩间土下沉量减去桩的下沉量,引入Jones经验公式,推导出桩顶、桩间土荷载和桩土荷载比计算公式,采用试算法确定地基沉降。试验对比表明,计算公式具有一定的可靠性。     

碎石桩复合地基若干问题的理论分析

本文在考虑桩 -土相互作用的基础上 ,根据桩 -土侧向变形协调及竖向变形相等的条件 ,应用弹性理论导出了线弹性状态下桩体及桩周土的应力 -应变关系 ,得出了桩体材料屈服时桩 -土应力比的计算式。利用摩尔 -库仑屈服准则导出了桩周土处于极限平衡状态时 ,桩体和桩周土竖向变形的表达式 ,并导出了碎石桩极限承载力计算式。讨论了桩 -土应力比、竖向应变与置换率及桩周土变形模量的关系。同时指出 :用碎石桩加固软土地基其加固效果比较明显。但用碎石桩来加固土的变形模量大于 8MPa的地基 ,加固效果不很明显 ,且是十分有限的。并建议对于碎石桩加固的软土地基应该按控制沉降量设计法来代替传统的控制承载力设计法来进行设计计算。为验证本文方法的正确性 ,通过工程实例 ,将本文计算结果与实验结果进行了对比 ,对比表明 :本文方法有较高的精度     

群桩-土相互作用动力阻抗的简化有限元计算

为研究群桩-土相互作用,提出一种将有限元模型应用于群桩-土动力相互作用分析的简化方法,结合频域内桩-土动力文克尔理论,导出与桩-土属性相关的弹簧-阻尼单元动力阻抗结果,与基于Gazetas-Dobry理论简化法的结果比较有良好的一致性。建立复杂群桩模型并进行不同桩土条件下的动力分析。研究结果表明:该简化有限元法应用于群桩-土工程实际的分析具有一定的可行性及实用性,为群桩-土的动力相互作用阻抗计算提供一种新方法。     

水泥土搅拌挡墙的侧向位移分析与计算

将水泥土搅拌桩在基坑面处分为上下两段，土的水平抗力分别采用主动土压力“ｍ”法进行计算，按弹性理论推导了挡墙面顶的侧向位移计算公式，编制了计算程序，并将计算值与实测值进行了比较。     

刚性承台下柔性群桩与地基相互作用的线性分析

对桩侧土及桩端土均采用线性荷载传递函数，同时考虑桩周土所分担的荷载对桩基荷载传递规律的影响，利用力学理论及微分方程的近似解法－－子域法，出了刚性承台下柔性群桩与地基相互作用的近似解析算式，在刚性承台下，中桩最大侧摩阻力出现在桩端，边中桩、角桩最大侧摩阻力出现在桩顶附近，角桩桩顶反力最大，边中桩次之，中桩最小，为了验证本文方法的可行性，将模型试验结果与本文计算结果进行了比较，对比表明：本文方法有较好的精度。     

软土路基桩筏基础土受力测试分析

为实现高速铁路低矮软土路基工后沉降控制并保证其长期动力稳定性,在高速铁路软土路基处理中采用了桩筏基础方案。选择典型工点开展桩土受力测试,分析桩土受力特征,揭示了桩土相互作用机理,提出了适用于高速铁路路基荷载特点的设计计算方法。     

沉桩顺序影响PHC桩挤土效应的理论与试验分析

PHC桩大量用于软土地区地基加固中,沉桩过程产生的挤土效应会对先打入的桩以及邻近构筑物产生严重影响。通过理论分析与现场试验相结合的手段,研究了基于圆孔扩张理论,考虑沉桩顺序影响的双桩挤土位移场的解析计算过程,并用现场试验研究了沉桩顺序对双桩迎桩面、背桩面、双桩中间土挤土位移的影响,分析了不同沉桩顺序对邻近构筑物的影响规律。研究表明迎桩面土体位移将不断累加,且明显大于背桩面土体位移。     

桩间土为非饱和土的刚性桩复合地基复合模量计算

根据非饱和土压缩模量的VO模型,基于剪切位移法的理论,推导桩间土为非饱和土的刚性桩复合地基复合模量的解析解。该解析解考虑刚性桩的桩长、桩体模量、非饱和土中基质吸力等的影响,利用导出的解析解对实例进行计算,并将计算结果同规范法的计算结果和现场实测值进行对比分析。研究结果表明:利用本文方法算得的沉降值和实测值较接近,验证了本方法的可行性。     

路堤下桩承式水平加筋复合地基桩土应力比分析

桩承式水平加筋复合地基是"水平向增强体+竖直向增强体"的联合复合地基.计算路堤下复合地基桩土应力比的方法与刚性基础下的复合地基不同.路提由填土等散体材料组成,路堤下复合地基桩与桩间土之间的沉陷不一致,导致填土内部出现相对垂直位移,应力状态发生变化.由于复合地基桩土应力比发生变化及水平向增强体的提拉作用,可将大部分路堤荷载转移到桩体上,从而减小桩间土上部的压力,并使得路堤顶面的差异沉降减小.通过分析桩承式水平加筋复合地基及其上部填土的变形特点,推导出求解加筋垫层上、下方桩顶土压力、桩问土压力及桩土应力比的计算公式并分析了不同参数对桩土应力比的影响.     

时间对复合地基桩间土承载力的影响研究

结合青藏铁路西格段增建二线工程碎石桩复合地基工程实例,通过重型动力触探试验和桩间土承载力计算分析,研究了复合地基桩间土承载力随软土固结时间提高的特性,得到了动力触探曲线随时间变化的规律;理论分析了地基处理后瞬时桩间土承载力与处理前地基承载力的关系,得到了时间对桩间土承载力影响的规律,给碎石桩复合地基的处理效果提供评价依据,为碎石桩复合地基上层的路基施工提供科学指导.     

考虑地下水位下降的刚性桩复合地基沉降模型

研究目的:地下水位降低同区域性沉降直接相关,为研究区域沉降地区的高速铁路路基沉降控制问题,对地下水位降低情况下的刚性桩复合地基桩土作用发展变化规律展开研究就显得尤为重要。基于桩土荷载传递和桩侧土体极限抗剪强度理论,本文建立考虑地下水位降低影响的刚性桩复合地基沉降计算模型,根据沉降模型关于不同初始地下水位及不同深度地下水位降低情形的计算结果,确定地下水位降低引起的刚性桩复合地基沉降变形以及桩侧摩阻力分布特征。研究结论:(1)初始地下水位对桩土沉降变形的影响随地下水位深度的增加而减小,且总体处于较低水平;(2)地下水位降低幅度和水位线位置均影响桩土沉降变形,浅层地下水位变化将引起更严重的地基沉降变形;(3)地下水位降低引起桩土附加沉降的作用机理类似于大面积堆载,并将引起桩顶附近桩侧负摩阻力的增加;(4)本研究成果可为地下水开采诱发区域性地面沉降地区的刚性桩负荷地基设计提供参考,也可为高铁路基沉降控制提供可靠的设计计算依据。