多层加筋垫层刚性桩网复合地基的承载特性

为研究多层加筋垫层刚性桩网复合地基的承载特性,将设置有多层土工格栅的加筋垫层视为大挠度薄板进行分析,运用层合板理论,模拟多层土工格栅与碎石垫层之间的相互作用,建立加筋垫层抗弯刚度矩阵的计算方法。考虑刚性桩网复合地基的三维应力和位移边界条件,根据静力平衡条件,建立加筋垫层应力函数和挠度微分控制方程,并利用伽辽金方法进行求解。在此基础上,利用Winkler地基梁理论和大挠度薄板理论对桩土应力比和格栅拉力进行计算。最后,运用实际工程对计算方法进行验证,并综合分析格栅总层数、铺设间隔和位置等因素对桩土应力比及格栅拉力的影响。研究结果表明:理论计算结果与实测结果较为吻合;随着格栅总层数的增大,桩土应力比增大而格栅拉力降低,铺设2～3层格栅效率最高;随着铺设格栅间隔和底层格栅距桩帽距离的增大,桩土应力比降低,而格栅拉力增大。     

路堤荷载下双向增强体复合地基桩土应力比计算

根据路堤–垫层–桩土加固区相互作用的特点,将加筋垫层视为弹性薄板,将桩与桩间土体视为刚度不同的弹簧体系,基于弹性地基上的小挠度薄板理论模拟加筋垫层的挠曲变形,同时考虑路堤土拱效应,建立路堤荷载下双向增强体复合地基桩土应力比的计算模型,根据应力与位移的连续性条件,求解桩土应力比。最后将工程实测结果与计算结果进行对比,二者吻合较好,表明该方法的可行性。研究成果能够为工程实践提供参考。     

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。     

CFG桩-筏复合地基桩土应力比解析式研究

对荷载作用下CFG桩复合地基的变形特性进行了分析,在此基础上探讨了桩侧摩阻力与桩土相对变形的关系,引入＂等沉面＂概念,假定桩与桩间土均是理想线弹性体,桩侧摩阻力沿桩长直线分布,进而根据桩-土-垫层变形协调条件,推导得到CFG桩—筏复合地基桩土应力比计算新公式。应用所得公式对复合地基现场试验条件下的桩土应力比进行了计算,计算结果与试验结果和有限元计算结果较为接近。     

基于分段荷载传递法的桩网路堤结构荷载效应整体分析模型

为了系统分析桩网支撑路堤结构的荷载传递效应,首先基于单元分析模型和Marston埋管理论,考虑到路基荷载应力重分布时竖向应力水平和界面剪切强度发挥的影响,采用分段平衡控制方程结合边界位移协调的方法,建立了路基荷载传递分析的分段解析模型;在此基础上,考虑垫层加筋的张拉膜效应影响,结合复合地基桩土相互作用的简化分段分析,根据应力、位移连续性条件,建立路基–加筋(网)垫层–刚性桩复合地基联合作用的桩网支撑路堤结构荷载效应整体计算模型并给出求解方法,明确了桩、土间的荷载分担。通过与工程实测结果的对比,验证了该计算模型的可靠性,并算例分析了路基模型界面剪切强度发挥、筋材兜提效应和垫层材料性能等因素的影响规律,可为桩网支撑路堤结构荷载传递机制的研究提供参考。     

“柔性基础”刚性桩复合地基试验分析与变形计算

为了建立路堤下刚性桩复合地基变形计算模型,通过对14组刚性4桩复合地基的现场试验结果的分析,研究柔性基础条件下刚性桩复合地基的工作性状。试验研究表明采用一定强度或刚度的加筋垫层配合合适的桩帽设置,可改善柔性基础条件下刚性桩复合地基的工作性状,有效减小复合地基变形。复合地基承载力相同时,"柔性基础"沉降量为刚性基础的1.1~1.5倍。在一定荷载或承载力条件下,垫层中不设加筋材料时"柔性基础"短桩复合地基变形接近加筋垫层天然地基。垫层加筋有帽桩复合地基变形明显小于其他情况。对"柔性基础"短桩复合地基,设桩帽、垫层加筋,桩土应力比与不加筋相比增加了1~3倍;对刚性基础长短桩复合地基,碎石垫层中加筋与不加筋相比,桩土应力比范围得到延伸,其中长桩桩土压力比增大明显。提出了"柔性基础"条件下刚性桩复合地基承载力确定,以及考虑桩"上刺入"的刚性桩复合地基变形计算方法。该方法采用力平衡方程计算桩身中性点位置,将复合土层变形计算分为中性点平面     

桩-网复合地基的桩土应力比影响因素分析

桩-网复合地基是桩、网、土三者协同作用共同承担荷载的一种地基处理形式,具有桩体、垫层、排水、加筋、防护等多种功能。结合工程中对桩土应力比的实测数据,探讨了桩土应力比随桩间距、网材性质、桩长、荷载以及桩土性质等各个主要因素的基本变化规律。     

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。     

刚性桩复合地基沉降的简化计算

以刚性桩复合地基应力场试验结果为基础,考虑负摩阻力的影响,将垫层视为弹性体来考虑垫层压缩和桩刺入对沉降的影响,分别应用Geddes解和Boussinesq解计算桩身荷载和桩间土荷载在地基中产生的竖向应力,得到刚性桩复合地基沉降的简化计算方法。     

不同类型刚性桩复合地基测试结果与分析

在复合地基中,桩土应力比是一个重要的设计参数,通过对广东不同地区不同类型刚性桩复合地基进行压板和原型测试,获得了桩土应力变化规律。测试结果表明,桩土应力比与桩土的相对刚度密切相关;对同样的褥垫层厚度,不同刚度的刚性桩,桩在复合地基中承受的荷载为50%～85%。这对刚性桩复合地基设计有一定的参考意义。     

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。     

长短桩复合地基力学性状的现场试验

长短桩复合地基是近年来逐渐兴起的一种新的复合地基形式,但理论研究和实践仍不完善,需要进行更深入的探讨。通过长短桩复合地基的现场试验,对在刚柔两种基础形式下的长短桩复合地基的沉降变形、桩顶和桩间土的应力、桩土荷载分担比及桩土应力比随荷载变化的规律进行对比分析。研究成果可为长短桩复合地基理论研究和优化设计提供有益的参考。     

路堤荷载下水泥搅拌桩复合地基桩土应力比的现场试验

通过对填砂路堤下水泥搅拌桩复合地基桩土应力比的现场试验,获得路堤荷载下水泥搅拌桩复合地基桩、土应力,并对复合地基中桩土应力比随荷载和时间的变化规律进行探讨。试验结果表明,路堤荷载下水泥搅拌桩复合地基桩土应力比的变化规律与刚性基础下复合地基桩土应力比的规律有较大差别,它随荷载的增加呈先减小后增大的规律,桩土应力比不超过2.0,且随时间基本不变。     

刚性基础下复合地基褥垫层加筋影响研究

为了提高桩土荷载分担比,一些建筑工程桩筏基础下的复合地基采用了加筋垫层,然而加筋垫层复合地基的变形协调与荷载传递的影响还缺乏深入研究。采用自制的二维多活动门试验装置与椭圆钢棒相似土填料,开展了无筋褥垫层随桩间土下沉过程的模型试验,获得了不同垫层厚度下无筋垫层的变形与应力协调特性。在模型试验基础上,采用颗粒离散元DEM数值模拟建立了无筋与加筋垫层数值模型,揭示了有、无加筋条件下的褥垫层工作特性区别,并探讨了褥垫层厚度、桩间净距以及加筋位置等对褥垫层工作特性的影响。结果表明:当加筋高度距桩顶超过100 mm时,桩土应力比曲线和褥垫层变形均接近未加筋的情况; 加筋体设置高度小于100 mm时,下方颗粒垫层的变形协调会受到影响,格栅与下部垫层之间产生脱空现象,从而导致桩土应力比随着桩间土下沉量的增加而出现陡升; 陡升段起点对应的桩间土下沉量随着加筋位置的提高而增加,工程中可能会导致复合地基桩体超过承载力而引起复合地基发生破坏。     

基于Winkler地基离散元模型的复合地基褥垫层工作特性模拟

为了更为真实地反映复合地基的工作状态,建立了Winkler桩土地基、基础钢筋混凝土筏板和素混凝土保护层的复合地基离散元(DEM)数值模型并进行了标定。设计了一组L₁₆(4⁵)正交数值试验,以探究复合地基褥垫层厚度、桩宽、基础底板厚度、桩土刚度比的影响,对复合地基褥垫层变形形态、基础底面受力和桩土应力比等进行了分析。结果表明:不同因素对基础底板受力均匀程度的影响由大到小依次为褥垫层厚度、桩土刚度比、底板厚度、桩宽,不同因素对桩土应力比的影响由大到小依次为桩宽、桩土刚度比、褥垫层厚度、基础底板厚度; 随着褥垫层厚度的增加,褥垫层变形由三角形模式逐渐扩展,直至形成等沉模式,同时褥垫层力链网络分布更加均匀,桩土应力比显著减小,当褥垫层厚度达到300 mm时,基础底面受力趋于均匀分布。     

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。