单桩承载力对刚性桩复合地基路堤稳定性的影响

现行规范中刚性桩复合地基路堤稳定分析方法不能反映单桩承载力、桩帽等对路堤稳定性的影响,计算的路堤稳定安全系数严重偏大,导致部分刚性桩复合地基路堤滑塌。为克服刚性桩复合地基路堤现有稳定分析方法的缺陷,在研究刚性桩复合地基路堤滑塌原因的基础上,分析了路堤滑塌时桩土相互作用,及刚性桩提高路堤稳定性的机理。然后,在分析刚性桩复合地基路堤现有稳定分析方法的缺陷的基础上,将修正密度法完善为修正重度法。最后,为研究单桩承载力对刚性桩复合地基路堤稳定性的影响,利用修正重度法分析了刚性桩长度、间距、扩底、桩帽等对路堤稳定性的影响,对比了不同稳定分析方法计算结果,并对刚性桩复合地基路堤设计提出了建议。研究表明：单桩承载力对密桩复合地基路堤稳定性影响很小,对疏桩复合地基路堤稳定性影响很大;增大单桩承载力比减小桩间距更合理;刚性桩在持力层中扩底比加大桩长更有效;利用桩帽、土拱等措施将大部分路堤荷载转移到桩顶方可发挥单桩承载力对路堤稳定性的作用;软土强度随深度增大不明显时应慎用悬浮桩复合地基。刚性桩复合地基路堤宜采用“强桩大帽”的疏桩复合地基方案。     

附加应力法计算刚性桩复合地基路基沉降

部分刚性桩复合地基路基实际沉降超过计算沉降的重要原因之一是现有沉降计算方法存在严重缺陷。在分析桩土沉降关系和桩土作用的基础上,提出了路堤下刚性桩复合地基沉降计算新方法——附加应力法。首先根据桩土作用计算桩土附加应力,然后采用分层总和法计算复合地基沉降。经工程实例验证后,利用附加应力法研究了桩长、桩间距、扩底、桩帽等因素对路基沉降的影响,并与现行方法计算的沉降进行对比。分析表明:附加应力法可以考虑单桩竖向承载力、桩帽转移荷载能力、桩土相互作用等因素的影响,计算沉降与实测沉降接近;利用桩帽将路堤大部分荷载转移到桩顶可以有效减小路基沉降;扩底比桩长加大更经济合理;按"强桩、大间距、大桩帽"原则设计的复合地基比密桩复合地基更经济合理。     

公路地基处理CFG桩桩帽作用效应试验研究与设计计算方法

通过现场试验,对CFG桩桩帽在公路软土地基处理工程中的作用效应进行了研究。分别通过单桩复合地基承载力试验与路堤载板试验,测试不同直径桩帽的单桩承载力、桩帽对桩顶垫层的刺入量等。结果表明,桩帽的存在能显著的减小复合地基的沉降,且对于一定桩间距的CFG桩复合地基,存在一个最佳的桩帽尺寸。在此基础上,提出一种能考虑桩帽效应的CFG桩复合地基沉降计算方法。     

一种刚-柔性桩复合地基路基稳定性分析方法

基于刚柔性桩复合地基路堤的主要失稳模式是柔性桩与桩间土绕过刚性桩滑动的特点,将复合抗剪强度法和修正密度法[1]用于刚柔性桩地基路堤的稳定分析中,提出一种简化的密度修正方法。该稳定分析方法的思路是用复合抗剪强度法分析柔性桩对地基的作用,用修正密度法来分析刚性桩对复合地基的作用。通过一个工程实例证明了该简化的密度修正方法的分析结果与工程实际相符合,并用上述刚柔性桩复合地基路堤稳定分析方法分析了优化后的地基处理方案。     

刚性桩带帽设计研究

分析了复合地基承载力影响因素,研究了带帽桩选用的条件,结合工程实例,就刚性桩带帽设计要点作了论述,实践证明：如果采用带帽桩,在褥垫层厚度不变的条件下,通过增加桩帽的断面面积减小厚径比,增大单桩承载力发挥系数λ1,可提高复合地基承载力。     

拓宽路堤下带帽刚性疏桩复合地基应力特性 现场试验研究

依托沪宁高速公路(上海段)拓宽工程试验段,进行拓宽路堤下带帽刚性疏桩复合地基应力特性的现场足尺试验;根据试验数据分析桩-土应力水平和分布特征,并采用不同模式进行桩-土应力比的计算、比较和分析.研究结果表明:桩体应力集中效应与路堤填筑高度和桩的位置有关.二灰土路堤产生桩体应力集中效应的最小填筑高度为120 cm.靠近坡脚的路堤边坡下方难以产生桩体应力集中效应.中心桩的应力集中效应远大于边缘桩.桩帽底土承载能力的发挥要求桩体具有较强的应力集中效应;桩帽顶应力与桩帽底应力的显著差异,表明桩帽底土接近脱空状态.路堤填筑过程中桩-土应力不断调整,实测桩-土应力比的变化范围为1～12.实测桩-土应力比不能准确地反映拓宽路堤下带帽刚性疏桩复合地基的应力特性,建议采用桩位应力比作为桩体应力集中效应的评价指标.     

“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     

带帽载体桩复合地基设计

本文简要介绍了载体桩复合地基的加固机理,给出了刚性桩复合地基桩土承载力发挥系数的定义以及影响桩土承载力发挥系数的主要因素,指出当桩的承载力发挥系数为常值时,载体桩设置桩帽不能提高复合地基承载力,设置桩帽的主要目的是减小厚径比、提高桩承载力发挥系数,使复合地基承载力大幅度提高。     

CFG桩-网复合地基数值模拟计算

CFG(Cement Fly-ash Gravel)桩复合地基是近些年发展起来的一种有效的软土地基处理技术,能减小高速铁路路堤沉降,提高地基承载力和稳定性等。在路堤载荷及外载荷作用下,由于条件的局限性以及(带帽)桩、桩间土、(加筋)褥垫层相互作用的复杂性,仅通过现场试验很难进一步研究CFG桩复合地基中复杂的作用机理。文章采用FLAC3D程序建立CFG桩-网复合地基的三维有限差分模型,对影响CFG桩-网复合地基沉降的主要因素(如桩长、桩间距、桩帽尺寸、垫层厚度等)进行研究。     

刚性桩加固软弱地基上路堤的稳定性问题(Ⅰ)——存在问题及单桩条件下的分析

目前各类刚性桩在软土路基加固中已有较多应用。首先对复合抗剪强度极限平衡法存在的问题进行了分析。在此基础上,基于刚性桩的刚度及强度特征,采用三维有限差分方法和二维强度折减有限差分数值方法,针对刚性桩复合地基支承路堤的整体稳定分析,对单桩位于路堤下不同位置时的路堤稳定性进行了研究,并与传统复合抗剪强度极限平衡法稳定分析结果进行对比。结果表明,当路堤下单桩位于不同位置时,路堤填筑过程中桩土相互作用机理、桩的破坏形式及桩对路堤稳定的贡献机理不同,桩的刚度对路堤稳定存在显著影响。路堤趋于稳定破坏时,位于路堤下不同位置的刚性桩的弯曲破坏比剪切破坏更易于发生。对刚性桩加固路堤,复合抗剪强度极限平衡法不能反映不同位置单桩的破坏机理,将显著高估路堤稳定性。     

路堤荷载下CFG桩复合地基失稳破坏特性离心模型试验

掌握路基工程CFG桩复合地基失稳破坏特性是建立稳定分析方法的基础。针对路堤荷载作用下深厚软黏土地基,开展了3组CFG桩复合地基离心模型试验,采用自行研制的空中泄砂装置模拟路堤分层填筑过程,设计制作砂浆包裹石墨芯的模型桩监测桩体破坏时序,通过摄影测量技术获取地基土位移场云图,分析复合地基的承载与变形特性及失稳滑动形态。试验表明,随路堤荷载增加,位于坡脚附近的桩体首先发生破坏,并逐渐向路堤中心发展,呈现渐进破坏特点,复合地基发生整体失稳后滑面近似呈圆弧状;桩体破坏形态与桩周土体变形特性密切相关,地基发生隆起变形的坡脚附近桩体呈现拉弯破坏特征,承受路堤荷载较大的路肩附近桩体以压弯破坏为主;桩帽对桩土荷载分担影响显著,桩身轴力增大可提高桩体抗弯拉能力,有利于复合地基稳定性提高。     

刚性疏桩复合地基桩土荷载分担的实用计算方法

为了合理评估路堤下刚性疏桩复合地基桩、土之间的荷载分担,首先基于单桩分析模型和Marston土压力理论,将上部路堤的土拱效应简化为桩顶上方虚土柱与其周围土的相互作用,建立了路堤荷载传递分析的计算模型;在此基础上,结合复合地基桩体承载机理,考虑基底桩土刚度差异对路堤荷载传递的影响,给出了一种计算刚性疏桩复合地基桩土荷载分担的方法;最后,通过与工程实测结果和其他计算方法结果的对比,对本文计算方法进行了验证,并通过算例分析了桩土荷载分担比随填土高度、填土粘聚力和基底桩土刚度等因素的变化规律。     

复合扩底改进机动洛阳铲单桩承载力分析

介绍了复合扩底LYC桩的方法及其单桩承载力的计算公式,阐述了影响复合扩底LYC桩单桩承载力的原因,而后提出了修正后的单桩承载力计算公式,并结合实际工程的设计计算进行了验证,实践结果表明:采用很小投入复合扩底后,对提高经济效益方面有重要的意义.     

CFG桩复合地基桩土应力现场测试与数值模拟

针对复合地基在路堤荷载下与刚性基础下受力结构模式存在一定的差异,对江西某高速公路软基试验段填砂路堤下CFG桩复合地基承载力特性进行了现场试验,同时采用有限元差分软件FLAC3D建立模型,对复合地基桩土应力与土体沉降进行了数值仿真计算。结果表明,静载试验测试桩间距1.5m的桩土应力比为5.58,与实际路堤加载监测值2.26和数值计算值2.72有一定的误差。因此,对于本工程仅采用静载试验确定路堤荷载下CFG桩复合地基承载力是不合适的。     

考虑桩体破坏模式差异的路堤下刚性桩复合地基稳定分析方法研究

针对路堤下刚性桩复合地基稳定性分析方法仍不够完善的现状,采用数值分析方法对路堤下不同位置桩体的损伤发展过程和破坏模式进行了模拟分析,指出刚性桩对路堤稳定性的贡献因其所处位置不同而具有明显差异,其破坏模式可分为受压破坏、受弯破坏和受拉破坏三类,并根据破坏模式的差异对路堤下的桩体进行了分区和分类。基于极限平衡法基本原理,提出了考虑桩体破坏模式差异的路堤下刚性桩复合地基稳定分析方法,并通过算例与常用的其他四种稳定分析方法进行了对比分析。结果表明:所提出的稳定分析方法与数值分析方法的计算结果最为接近,是合理可行的。     

刚性桩复合地基沉降计算方法的研究及应用

在刚性桩复合地基设计中,刚性桩布桩间距等于3～5倍桩径。桩长和桩径根据复合地基承载力和沉降设计目标值确定。就刚性桩复合地基承载力和沉降计算水平比较而言,刚性桩复合地基沉降计算水平尤为重要,且按变形控制设计比按承载力控制设计更合理。通过对现有刚性桩复合地基理论和考虑承台效应的复合桩基理论进行分析探讨,利用刚性桩现场单桩荷载试验和多桩复合地基大型荷载试验成果,对现有计算刚性桩复合地基沉降的方法进行改进,得出初步结论。     

刚性桩加固高速公路软基土拱效应现场试验研究及其与解析解的比较

用刚性桩处理高速公路软基能减小路堤沉降,提高路堤稳定性,缩短工期。土拱对路堤的承载变形性状有重要影响,到目前为止,对路堤中土拱效应的研究还不深入。本文结合某高速公路刚性桩处理软基试验段,实测了路堤填筑过程中及填筑结束后一段时间内桩帽、桩间土土压力及相应的沉降,分析了桩土沉降差、路堤高度、桩间距、桩帽大小等因素对土拱效应的影响,并与现有的几种土拱效应计算方法进行了比较。结果表明:①土拱效应的发挥程度与桩土沉降差密切相关;②当路堤较高,桩间距较小,桩帽较大时,桩体荷载分担比较大;③根据Hewlett&Randolph及陈云敏改进的土拱效应计算方法所得到的桩体荷载分担比与实测结果比较接近。     

刚性桩复合地基沉降计算方法的分析探讨及研究应用

在刚性桩复合地基设计中,刚性桩布桩间距等于（3-5）倍桩径,桩长和桩径根据复合地基承载力和沉降设计目标值确定,刚性桩复合地基的承载力计算、特别是刚性桩复合地基沉降计算是刚性桩复合地基设计的关键。本文通过对现有刚性桩复合地基理论和考虑承台效应的复合基桩理论进行分析探讨,并利用刚性桩现场单桩荷载试验和多桩复合地基大型荷载试验成果,对现有计算刚性桩复合地基沉降的方法进行改进,得出的初步结论可供设计参考。     

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。     

基于渐进破坏的路堤下刚性桩复合地基的稳定性分析及控制

传统的刚性桩复合地基支承路堤的稳定分析方法均是假定滑动区内桩体发生同时破坏。在已有研究基础上,采用有限差分方法开展了考虑桩体破坏后的不同性状(post-failure behavior)和不同桩体破坏顺序的路堤稳定性分析,结果表明无筋刚性桩复合地基首先在局部位置发生脆性弯曲破坏,应力释放后引发相邻桩体的弯矩大幅度增加并发生弯曲破坏,从而产生由局部桩体的弯曲破坏引发不同位置桩体的渐进破坏,并最终导致复合地基发生失稳破坏。假定桩体同时发生破坏的复合地基支承路堤的稳定分析方法将显著高估路堤稳定性,路堤下复合地基的稳定性分析应考虑局部位置首先破坏并引发其它位置桩体的渐进破坏。基于复合地基中桩体渐进破坏控制的理念,提出了路堤下复合地基关键桩的概念和分区不等强设计的稳定性控制方法,通过提高关键桩桩体抗弯强度及延性的方法,可有效提高路堤整体稳定性。