多元复合地基中桩土应力比的试验研究

通过对刚-柔性桩组合的多元复合地基模型在不同褥垫层厚度的静载荷试验所得的数据,分析了多元复合地基中桩土应力比、桩土荷载分担比随荷载的变化关系及不同褥垫层厚度对桩土应力的影响。试验结果表明:在刚-柔性桩组合的多元复合地基中,随着总荷载的增加,刚性桩分担的荷载百分比及桩土应力比均增加,而柔性桩及桩间土分担的荷载百分比均减小,随着褥垫层厚度的增大,刚性桩和柔性桩与土之间的应力比均降低,但刚性桩的桩土应力比减小的幅度比柔性桩大得多。     

刚性桩复合地基桩土应力比计算方法研究

采用规范设计方法计算刚性桩复合地基的承载力和沉降量不能得到准确解。刚性桩复合地基桩土体系工作的核心是桩土荷载分配。以桩土变形协调为边界条件(此条件也是优化设计追求的目标),采用桩土分算和弹性理论建立了桩-土-褥垫层的计算模型,并推出了求解桩土应力比的迭代方程。在成都某项目中通过方程求得了桩土应力比,并将计算结果与实测数据进行了比对,结果表明模型与实际吻合较好。     

刚性桩复合地基的桩土应力比计算方法

刚性桩的桩体刚度比较大,承担较大荷载后桩身变形较小,其桩土应力比远大于半刚性桩的桩土应力比。刚性桩复合地基设计仍沿用半刚性桩复合地基经验设计,导致刚性桩复合地基设计过于保守,问题的关键在于如何准确确定其桩土应力比。基于刚性桩荷载传递规律、桩-土-垫层变形协调条件,综合考虑了桩体的上下刺入变形、桩侧正负摩阻、桩长、桩径、土性等影响因素,推导得到了刚性桩复合地基桩土应力比简化公式,并与刚性桩复合地基室内模型试验和现场实测结果进行对比分析,该公式便于工程应用,更有利于刚性桩复合地基定量化设计和计算沉降。     

柔性基础下CFG桩复合地基桩、土承载力发挥试验研究

CFG桩复合地基桩、土发挥性状与基础刚度密切相关。刚性基础和柔性基础下CFG桩复合地基室内模型对比试验得出,在试验条件下,两者在桩土应力比,桩、土荷载分担比,桩、土承载力发挥,变形场和负摩擦区等性状方面存在明显差异。试验结果可为CFG桩复合地基在交通市政领域中的应用提供参考。     

承台(基础)-桩-土不同构造形式下的相互作用研究

桩与承台 (或基础 )之间可能有嵌入、接触和隔一层褥垫层三种构造形式 ,针对现有桩与承台连接的复合桩基和在桩顶设置褥垫层的刚性桩复合地基构造形式 ,提出了在桩顶与基础之间预留净空以发挥土承载力的一种新的构造形式。对不同构造形式 ,进行了一系列现场足尺单桩复合地基试验 ,对竖向荷载作用下承台 (基础 ) -桩 -土相互作用、破坏模式、承载力确定等进行了对比分析与研究。     

带褥垫层刚-柔性桩复合地基性状试验研究

为了研究带褥垫层刚-柔性桩复合地基这种新型复合地基桩土共同作用特征,在温州地区选择了一个采用刚-柔性复合地基的工程开展静荷载试验研究。在条形基础下抽取一根钻孔灌注桩(刚性桩)和四根水泥搅拌桩(柔性桩)进行刚-柔性复合地基静荷载试验,分析整个加荷过程中复合地基的承载变形规律。试验结果表明复合地基Q-s曲线呈缓变形,承压板底土反力分布呈现出中部大边部小的形态,土应力在桩端平面出现应力增大现象,复合地基中刚性桩、柔性桩桩顶均出现负摩阻力。另外,通过反分析方法确定本次试验中钻孔灌注桩、水泥搅拌桩和桩间土的承载力发挥度分别为0.97、0.73、0.99。     

基于薄板理论的刚性桩网复合地基桩土应力比计算

 桩土应力比是反映刚性桩网复合地基工作特性的重要指标。根据刚性桩网复合地基的荷载传递特点,对其在路堤填土荷载作用下的桩土应力分担比进行研究。根据加筋垫层–桩–桩间土应力和位移连续条件,将加固区视为整体进行研究。结合加筋垫层的应力–应变特点,选用大挠度薄板理论模拟加筋垫层的受力和变形。考虑加筋垫层的真实边界条件,首先假定加筋垫层四角点简支其余位置自由并进行桩土应力比求解。在该假定基础之上,考虑桩土相互作用影响,通过功能原理推导出真实情况下刚性桩网复合地基的桩土应力比计算方法。采用室内足尺试验对计算方法进行验证,并综合分析褥垫层模量、桩间距、土体基床系数和桩径对桩土应力比的影响。结果表明理论计算结果与试验结果较为吻合,可为工程实践提供参考。     

考虑负摩阻力的刚性桩复合地基中性面深度及桩土应力比计算

研究了刚性桩复合地基桩侧摩阻力在线性模式下中性面深度及桩土应力比的计算方法。根据刚性桩复合地基各组成部分的沉降变形关系,推导了垫层–桩–土的变形协调方程。考虑负摩阻力对桩土工作性状的影响,将桩侧摩阻力分布由试验曲线简化为线性模式,同时考虑桩顶刺入褥垫层,桩底刺入下卧层,结合桩土变形协调方程推导了中性面深度、桩顶平面桩土应力比、中性面桩土应力比的计算公式。分析了多种因素对中性面深度及桩土应力比的影响,结果表明:刚性桩复合地基的中性面深度比在0.15~0.35之间,中性面桩土应力比相比桩顶平面桩土应力比增大10%~40%。最后应用于某工程现场载荷试验和某刚性桩复合地基模型试验,计算值与试验值吻合较好。     

CFG桩复合地基桩土应力比试验分析

对CFG桩复合地基进行了现场堆载监测和载荷试验,并对两者试验结果进行了分析。结果表明：在刚性荷载和半柔性荷载条件下桩土应力比的变化规律存在着差异,半柔性荷载条件下的复合地基的桩土应力比载荷板刚性荷载下的桩土应力比小,半柔性荷载条件下的复合地基,在沉降过程中,桩和桩间土的沉降存在差异性。     

挤土效应对复合地基承载性状影响的分析

针对静压桩挤土效应对刚性桩复合地基承载性状的影响问题,采用有限元法进行分析研究。分别建立了静压挤土桩复合地基和非挤土桩复合地基的数值计算模型,基于圆孔扩张理论对静压挤土桩复合地基的变形性状进行数值模拟。结果表明,挤土效应在桩土界面处产生的侧向压力使静压桩的极限侧摩阻力增大,桩侧阻力优先发挥,端阻力发挥相对滞后。静压桩复合地基桩土应力比随着荷载的增大逐渐增加,挤土效应使桩间土强度有所提高,对复合地基承载力的贡献更易发挥。静压桩复合地基的基础沉降变形相对较小。     

考虑土-桩-结构相互作用下的生态复合墙结构pushover分析

基于能力谱方法应用子结构原理对天然地基上带群桩基础的生态复合墙结构进行平面的静力弹塑性（Pushover）分析。建立弹簧单元模拟群桩基础,采用Davies方法确定桩的刚度;基于刚架-等效斜撑力学模型,提出考虑土-桩-生态复合墙结构共同作用的整体分析模型,并对比分析在不同地震烈度作用时土-桩-结构的共同工作问题。计算结果...     

考虑土与结构相互作用的钢筋混凝土框架子结构抗震性能试验研究

独立基础-钢筋混凝土框架结构在遭遇地震时会出现底层柱破坏严重并且柱端出现大量塑性铰的破坏形态,同时考虑到独立基础对底层柱的约束能力会影响上部结构塑性铰的发展顺序,应对土与结构相互作用对混凝土框架抗震性能的影响进行研究。为此,对一榀独立基础-框架子结构开展低周反复荷载试验,分析考虑土与结构相互作用下结构的抗震性能。结果表明：独立基础-框架子结构具有良好的耗能能力和延性;结构屈服机制为梁铰机制,整个试验过程中结构刚度退化明显,刚度退化主要发生在结构屈服之前;中柱和边柱柱下独立基础最大转角分别为1/60和1/80,基础基底反力近似呈直线分布。     

刚性桩复合地基尺寸效应试验研究

 为了研究刚性桩复合地基承载性状受基础尺寸大小变化的影响规律,自主研制一个模型箱试验装置,开展4个不同尺寸压板的地基土以及复合地基载荷试验和单桩载荷试验等相关模型试验,获得一套模型试验测试成果。试验结果表明,在基底应力和置换率相同的条件下,复合地基沉降随压板尺寸增大而增大,桩–土应力比随压板尺寸增大而增大,桩分担的荷载随压板尺寸增大而增大。在试验成果的基础上,从理论上对刚性桩复合地基尺寸效应进行分析,所揭示的规律与试验结果也是一致的。由于尺寸效应的存在,现场载荷试验承载性状不能代替实际基础复合地基承载性状,进而提出由桩–土组合叠加计算模型的方法,来解决复合地基尺寸效应问题,模型试验及工程实例计算结果证明了该方法是可行的。结果可为解决复合地基尺寸效应问题及探讨复合地基承载能力检测方法提供参考。     

框架结构自振频率有限元计算影响因素的研究

通过脉动试验获得土-箱型基础-框架结构(比例1∶2)的自振频率。利用有限元程序Patran建立了四种模型,包括:刚性地基杆系模型、刚性地基实体单元模型、地基A实体单元模型、地基B实体单元模型。利用Nastran程序分五种工况计算了以上四种模型的自振频率,五种工况涵盖了单元类型、网格密度、地基范围、地基刚度、上部结构刚度、结构配筋率等多种因素的影响。结果表明:考虑土-结构动力相互作用时,建模中地基大小取值范围与地基刚度有关,试验模型中梁配筋率对自振频率的影响高于柱配筋率的影响。给出了不同种类场地土条件下刚性地基杆系模型的一阶自振频率调整系数。     

非液化土-群桩基础-结构体系相互作用动力响应振动台试验研究

为深入研究非液化场地中桩-结构体系地震响应和土-结构动力相互作用问题,进行了含有一定深度的松砂层非液化场地土-结构体系动力相互作用大型振动台试验,分析非液化场地和群桩基础的加速度地震响应特征,并对土体侧向变形规律以及桩基弯矩分布进行了分析。结果表明：当输入0.05g拍波时,土体与桩基对加速度反应表现出放大作用,且距离结构较远处土体对加速度放大作用更加明显;当输入0.3g汶川地震卧龙台地震记录时,加速度只在远离桩基的土体中加速度反应有一定放大;桩身最大弯矩均超过60N·m,并且桩基弯矩幅值呈现出桩顶弯矩小(靠近桩顶处)、下部弯矩大(靠近桩端处)的规律,且在土层交界面附近弯矩存在突变;上部结构加速度反应自上而下有一定程度的减小,地震动Arias强度值减小明显,刚性场地上的结构地震动Arias强度是位于土体上结构的3~4倍,说明土体的耗能作用明显。     

带帽刚性桩复合地基现场足尺试验研究

为深入、全面了解带帽刚性桩复合地基工作性状,通过在苏州绕城高速公路两试桩区的现场足尺试验,重点研究带帽刚性桩复合地基的荷载沉降、载荷板与桩体的沉降差、地表土应力分布特征、剖面沉降等性状规律。试验研究结果表明:带帽长桩型复合地基较带帽短桩型复合地基易于控制地基沉降变形和提高地基承载力,在设计荷载下带帽短桩型复合地基较带帽长桩型复合地基更能发挥地基土承载作用,桩帽下土体与桩帽间土体承载性能及发挥程度不同。由于桩帽能均化桩顶应力,起到刚性板作用,带帽桩体与桩帽下土体能产生近似等量的竖向变形,同时保证了垫层的整体效应。试验分析成果有助于建立带帽刚性桩复合地基计算模型、完善带帽刚性桩复合地基工作性状研究以及优化工程设计。     

Independent Reinforced Soil Structure with Pile Foundation—Piled Geo-Wall: An Experimental Study on the Application to Seismic Measure for Embankment—

Our aim in this study was to achieve an independent reinforced soil structure with pile foundation that can be applied to such structures as earth retaining walls and countermeasures against the collapse of embankments or rockfall impact built on narrow construction sites, such as on slopes. In order to confirm the effectiveness of the application of pile foundation to reinforced soil structures by geogrid for improvement of the lateral resistance of the structure and to investigate the interaction between pile and reinforced soil structure, a dynamic centrifuge model test (25 G) was carried out. Two geogrid reinforced soil, one with piles and one without, were used in a countermeasure to reduce the deformation of a road embankment built on a slope in the event of an earthquake, and the effectiveness of the pile foundation to the reinforced soil structure was considered with regard to it affected the road surface. The details and the results of the dynamic centrifuge model test, as well as the interaction between pile and reinforced soil structure are described, and the effectiveness of the application of pile foundation to reinforced soil structure is discussed in this paper.     

软土地基上高层隔震结构模型振动台试验研究

通过对高层隔震结构模型在刚性地基和软土地基条件下进行对比振动台试验,研究软土地基上高层隔震结构的地震反应特性和隔震效果。采用叠层剪切型土箱以减小边界影响,采用粉质黏土作为模型土,考虑基底压力的相似,采用高宽比为4的5层钢框架作为上部隔震结构模型,设计了软土地基上高层隔震结构、非隔震结构以及刚性地基上隔震、非隔震结构的振动台试验模型。试验结果表明：土-结构相互作用（SSI）效应对隔震结构的影响程度较非隔震结构轻;SSI效应显著降低了隔震结构模型的自振频率、增加了体系的阻尼;软土地基上隔震结构能够有效减轻结构的地震反应,但是相对于非隔震结构的加速度反应比值增大,隔震效果降低;SSI效应可能增加也可能减小隔震结构的地震反应,不仅与地震动类型有关还与输入地震动强度相关;软土地基上高层隔震结构基础输入地震动与自由场地震动在反应谱水平上基本一致,采用自由场地震动确定基础输入地震动是可行的,且偏于安全,而非隔震结构基础输入地震动则与地基更深层的地震动接近。     

基于概率神经网络对单桩竖向承载力预测方法的研究

针对层状地基,基于镇江地区CPTU测试数据,运用概率神经网络(PNN)算法,建立了单桩竖向极限承载力的预测模型,编制了相应的MATLAB程序进行预测分析。考虑了静力触探延桩长的全部CPTU测试数据,运用锥端阻力(q_t)、锥侧摩阻力(fs)、孔隙水压力(u_2)三个物理力学指标,结合室内土工试验,对桩长范围内的地基土进行分类,然后对单桩的极限承载力进行预测,将得到的结果与桩基静载试验的结果进行比较,发现运用基于CPTU测试数据的概率神经网络算法模型,可以对单桩的竖向抗压极限承载力进行预测,精度满足实践要求。     

刚性桩长变化对CM复合地基工作性状影响

在CM复合地基中,刚性桩起到将荷载传递到深层较好的土层,充分调动发挥各土层的承载能力的作用。本文基于某实际工程,利用ABAQUS软件建立计算模型,对刚性桩桩长在一定范围内变化对CM复合地基整体工作性能的影响进行分析研究,得出荷载变化时刚性桩桩长变化对刚性—亚刚性桩复合地基的沉降变化影响规律,以及对500 kPa荷载作用下对桩身轴力的影响规律,对荷载变化时对刚性桩、亚刚性桩的桩顶应力的影响规律,在荷载变化和500 kPa荷载作用下对刚性桩、亚刚性桩和桩间土的荷载分担比的影响规律,以及对复合地基位移场变化的影响规律,可为相关工程设计与实践提供参考。