水泥搅拌桩荷载-沉降的理论公式及其应用

采用双折线荷载传递模式，对水泥搅拌桩的荷载－沉降曲线进行理论模拟分析，给出了确定荷载－沉降曲线的完整的解析公式。通过实例的模拟分析，表明文中的公式是实用的。分析还表明桩的极限承载力与桩土相对刚度和桩体刚度等多种参数相关，与现有的计算公式有所不同。     

下卧层刚度对CFG桩复合地基承载特性的影响研究

结合某高速铁路CFG桩加固湿陷性黄土地基的工程实例,采用室内模型试验和数值模拟的方法,研究了下卧层刚度对CFG桩复合地基承载特性的影响.通过模型试验,获得了天然地基、悬浮式和支承式CFG桩复合地基的P-S曲线以及桩土应力比曲线.采用有限元分析软件,模拟以上三种工况在路堤荷载作用下的位移和桩土应力比.模型试验表明:下卧层刚度对湿陷性黄土CFG桩复合地基沉降影响效果显著,支承式CFG桩复合地基的桩土应力比更大.数值模拟与模型试验的结果基本一致,二者可以相互印证.     

用两阶固有频率确定单桩荷载—沉降曲线和容许承载力

本文提出动态检测单桩容许承载力的双频率法，可利用桩在动力作用下的两阶固有频率计算出单桩的荷载－沉降曲线并据以确定其容许承载力。经试验验证，此曲线的初始段与静载试验的荷载－沉降曲线的初始段基本重合，从而不必采用静动对比系数。     

基桩轴向刚度的非线性特征

提出了基桩轴向刚度的非线性问题，而后从基桩Ｐ－Ｓ曲线的非线性状出发，给出了用Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ法拟合基桩Ｐ－Ｓ曲线，计算基桩轴向刚度的方法，研究了桩身材料，桩的长径比，桩端阻力及桩顶轴向荷载等因素对基桩轴向刚度的影响。     

由沉降量控制桩竖向极限承载力的分析

通过对基桩承载机理的理论分析及部分工程实测Ｐ－Ｓ曲线的分析，提出三折线桩侧阻荷载传递函数模型，在此基础上，导得了基桩受力过程中荷载－沉降曲线的理论解。提出了由沉降量确定基桩竖向极限承载力的计算公式。工程实测结果表明，本方法具有较好的实用性     

大直径桩荷载-沉降关系的计算方法

该文以桩的荷载传递函数为基础，考虑桩-土-岩的共同作用，从理论上推导了桩身荷载与沉降关系的解析解，进而得到桩顶的P-S曲线，并用于确定桩的承载力。最后就文中得出的大直径桩的荷载-沉降关系的理论计算结果与实测结果做了对比分析。     

桩周土的损伤对桩基沉降的影响

在全深度——变深度的剪切弹簧模拟桩侧土对桩的约束的基础上,考虑桩周土的损伤对桩基沉降的影响,推导了一组确定桩的轴向荷载——沉降曲线的解析算式,经算例计算表明,考虑桩周土损伤来估计桩的承载力是合理的可行的。     

接触有限元模型在摩擦桩沉降计算中的应用

该文介绍了接触有限元模型在摩擦桩沉降计算中的应用。建立ANSYS有限元模型,计算软土地基中摩擦桩在竖向荷载作用下的沉降。该模型土层定义为弹性,以面面接触对模拟桩土接触面,温度荷载模拟土层对桩的侧压力。计算得Q-S曲线与试桩实测资料对比,结果表明,用该方法进行基桩沉降计算是有效的。     

深厚软土区根键桩竖向承载特性的现场试验

为揭示根键桩的承载机理,推进根键桩在滨海软土地区的应用,以满足实际工程对沉降控制特性的要求,通过现场试验,采用静载荷方法测试了普通桩和根键桩的承载性能,得出其位移～荷载曲线和轴力传递曲线;并根据场地工程地质条件,建立数值模型,分析了桩体与桩周土体在极限荷载作用下的位移关系。结果表明:与普通桩相比,根键桩竖向极限承载力增大,且随根键布置数目的增多而增大。本试验中,在相同桩长和桩径下,根键桩竖向极限承载力提高了23.75%～33.33%;此外根键桩桩顶沉降量明显减少,桩体沉降控制特性优于普通桩。数值模拟结果也表明了根键有利于调动桩周土体的承载性能,加强桩土的耦合作用。     

刚性基础下筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算模型

桩土应力比是筋箍碎石桩复合地基沉降计算中最重要的参数，但由于其涉及到桩体、土体及筋材三者之间的复杂关系且影响因素众多，目前尚无明确的计算方法。基于此，根据刚性基础下筋箍碎石桩复合地基的受力变形特征，首先通过数值模型研究筋箍碎石桩复合地基桩土应力比与荷载、埋深、筋材刚度以及桩土弹性模量比的关系。根据数值模型揭示的桩土应力比变化规律，提出一个新的桩土应力比计算模型，并依据该模型在假设桩体、土体及筋材应变协调的基础上利用弹塑性分析方法推导刚性基础下筋箍碎石桩桩土应力比的解析公式；基于建立的模型及计算公式探讨桩土应力比与各主要影响因素之间的关系。研究结果表明：该解析公式基于弹塑性理论分析，但也能考虑现场桩土应力比实测值，能够综合反映桩体、土体、筋材、埋深及荷载之间的相互影响作用，并且形式简单，计算方便；刚性基础下筋箍碎石桩桩土应力比在相同荷载水平下随埋深、筋材刚度、面积置换率、桩土弹性模量比及桩体摩擦角的增大而增大，随着荷载水平的增加则会逐渐降低并趋于稳定值；在碎石桩复合地基沉降计算中不宜采取单一的桩土应力比参数，而是应该根据荷载水平以及计算深度分层选取合适的桩土应力比作为计算参数。     

荷载传递函数统一三折线模型及验证

荷载传递函数多种多样,并各自具有其局限性与适用性。本文在对基桩承载机理的理论分析的基础上,提出了同时考虑桩侧、桩端弹性阶段、塑性阶段及滑移阶段的统一三折线荷载传递模型,并导出了沉降曲线的解析解。依托工程实例,结合有限元数值模拟(MIDAS/GTS)对端承摩擦型桩基的荷载~沉降特性进行理论分析与研究,并利用荷载传递方法进行计算分析,验证荷载传递法的工程实用性。     

负摩阻力作用下单桩的承载性状分析

利用荷载传递法和有限层法的数值分析对承受负摩阻力的单桩荷载性状进行了分析,研究了填土高度、桩顶荷载、桩端土刚度对桩身轴力、桩底阻力的发展及桩沉降的影响。研究发现软土地基中,0.5 m的填土高度就能使负摩阻力较充分地发挥,承载负摩阻力的端承桩与摩擦桩一样,承载力需结合桩的沉降确定。     

三点法推算桩-网复合路基工后沉降量

桩－－网复合地基是一种新型的地基处理方式,尤其适合在天然软土地基上快速建造中堤或堤坝类构筑物,但目前国内外均没有合适的计算其工后沉降量的方法。路基沉降观测曲线包含了“网－－桩－－土”体系共同作用的丰富而全面的信息,以此为基础,考虑桩－－网复合地基的具体情况,推导了三点法计算工后沉降量的公式,该公式简单实用,计算精度满足工程要求。     

建筑垃圾回收再生骨料应用在黄土地基加固的数值模拟研究

以建筑垃圾再生骨料制备成加固桩,对其应用于黄土地基的加固进行了数值模拟研究。本研究以陕西某绕城高速公路为研究对象,建立群桩模型和单桩模型,其中单桩模型,模型长8.2 m,宽4.2 m,深12.5m,对单桩模型地面和侧面进行约束。数值模拟实验表明,随着荷载的增大,各桩的总沉降量也随着增大,室内模型试验和数值模拟沉降得到的曲线比较吻合,具有相同的趋势,且每个荷载对应的沉降值非常接近,在相同荷载作用下,随黄土层深度的增加,复合黄土地基桩土应力比逐渐减小。在不同桩间土模量条件下,复合黄土地基桩土应力比的变化趋势有一定差别,其中桩1位移最大,其次是桩3的位移,桩2的位移最小。     

低周反复荷载下沉箱-垫层-桩复合基础承载性能试验

沉箱垫层桩复合基础具有良好的承载性能以及隔震性能，并且施工简单,工程造价相对低廉，是一种适用于强震区域软弱土体地基的新型桥梁深水基础形式。为了研究沉箱-垫层-桩复合基础的水平承载性能及抗震性能，设计了复合基础试验模型，进行了4组复合基础的低周反复荷载试验研究，分析了复合基础的破坏形态，选取垫层厚度、竖向荷载、地基形式为变量，研究了复合基础整体的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、强度退化、耗能能力等，并通过在沉箱顶部设置位移计、桩身贴设应变片等测试方法，单独分析了试验过程中沉箱的沉降状态及下部桩体的受力状态。试验结果表明:复合地基的使用可有效提高基础的抗震性能；在相同的循环位移下，复合基础的水平承载力、强度、刚度随着垫层厚度的增加及竖向荷载的减小而降低；采用复合地基的基础单圈耗能能力更强，累积耗能更高；垫层厚度的增加对沉箱沉降及倾角控制影响并不明显；竖向力的减小会导致沉箱出现的倾角更大；复合地基会使沉箱的沉降更为均匀，沉降速率更慢，但对于倾覆控制影响不大；复合地基中的群桩以前排桩承担的水平荷载最多，中排桩次之，后排桩最少，中桩承担的水平荷载略高于边桩；桩身最大弯矩位置在40%~50%桩长处；垫层的存在有效地减小了桩体分担的水平荷载。     

高速公路路堤荷载作用下变刚度复合地基优化设计方法研究

与传统方法相比,变刚度设计方法能有效地控制路堤在均匀荷载影响下的差异沉降,节约成本。该文在分析桩土复合地基刚度和桩土应力比的基础上,对变刚度的设计方法进行深入探讨和研究,提出了变刚度复合地基设计方法的优化。基于变刚度控制差异沉降的创新设计思想可为相关专业研究人员提供参考。     

动静载荷试验法荷载-沉降曲线分析方法研究

为将准静荷载试验法中动态荷载-沉降曲线转换为静态荷载-沉降曲线,并尽量与工程实际相接近,对已有分析方法进行了适用性探讨和分析比较,在原有理论基础上提出了新的C模型分析方法,将整个试验过程中桩-土系统的阻尼系数按照理论前提随时间变化分为3段,各段分别计算,最后组合成随时间变化的阻尼系数曲线。然后根据单质点模型的平衡方程计算出静态P-S曲线。借助大型计算软件MATLAB,对具体工程实例分别采用已有方法与C模型法分别进行编程计算。计算结果表明:C模型法计算出的静态P-S曲线处于由卸载点法和起始刚度法得出的静态曲线之间,该方法能较合理地分析准静载荷试验法的荷载-沉降曲线。     

碎石垫层与深层水泥搅拌桩复合地基沉降研究

深中通道作为国内首次采用海上深层水泥搅拌桩处理沉管隧道地基的超级工程,对碎石垫层与深层水泥搅拌桩复合地基的沉降变形规律暂不明确。为探究该规律,在现场原位开展了两组载荷板试验,试验表明:(1)沉降曲线呈非线性变化,第一级荷载值占总荷载的25%,此级荷载作用下载荷板沉降较大,约占总沉降值的50%以上,最终变形呈稳定状态;(2)由于存在人工铺设垫层的厚度不均及开挖时桩头掉渣清理不完全等问题,载荷板的4个角点沉降不均匀;(3)针对试验的数值分析表明,桩体自身的沉降较小、约占41.43%,垫层的沉降占比较大,垫层厚度、密实度、搅拌桩开挖掉渣层等都会对垫层模量产生影响。因此建议增加振密块石层,提高垫层的刚度和抗变形能力。     

管桩单桩竖向极限承载力的沉降预估研究

为了更加精确地预估预应力管桩路基地基的沉降变形,基于慢速维持荷载理论,进行了路基预应力管桩的静载试验和试桩的Q-S曲线拟合,给出单桩沉降预估公式。同时,对拟合数据和实测数据进行了对比。研究结果表明:桩身完整性程度对单桩竖向极限承载力影响十分明显;指数函数模型对桩基的Q-S曲线具有较高的拟合精度;在保证成桩质量的前提下,给出的预估公式对桩基的沉降量具有较好的预测能力,且相对误差较小。     

水泥土搅拌桩在高速公路桥头段的应用

对桥头跳车产生的原因,使用水泥土搅拌桩对江苏济徐高速公路某桥头段地基进行加固,并通过现场试验分析了水泥土搅拌桩的桩身质量、复合地基桩土应力和地表沉降特性,结果表明:由于水泥土搅拌桩刚度远大于天然地基,在路堤荷载下地表桩间土的沉降大于桩顶沉降,这种桩土差异沉降导致路堤荷载通过土拱作用向桩顶转移,减小了桩间土的附加应力,进而减小桥头段地基总沉降和工后沉降,可以减轻或消除桥头跳车现象。