CFG桩复合地基土工格栅抗拉强度数值分析

对土工格栅在CFG桩复合地基中的工作机理进行了数值模拟,研究了在不同的桩间距、垫层模量下,格栅抗拉强度EA对路基的沉降、坡脚水平位移和桩承担荷载的影响,研究表明,格栅抗拉强度EA对桩与土沉降影响不大,通过改变格栅抗拉强度EA来影响桩土沉降差远没有通过改变垫层模量来影响桩土沉降差效果好,提高格栅抗拉强度可以减小路基坡脚水平位移。     

路桥过渡段桩承式加筋路堤现场试验研究

桩承式加筋路堤与路堤填土加筋技术联合应用于黄土地区路桥过渡段,减小路桥过渡段差异沉降和桥头跳车现象。通过 现场试验 对桩承式加筋路堤中心轴和路肩对应位置处格栅上、下表面桩顶和桩间土土压力、桩间格栅变形以及加筋路堤各断面格栅上、下表面土压力和格栅变形进行监测分析,研究结果表明：桩承式加筋 路堤通过土拱效应和张拉膜效应将路堤荷载向桩顶转移,从而可有效减小桩间土荷载;桩承式加筋路堤中心轴处路堤荷载转移主要以土拱效应为主,以张拉膜效应为辅,而路肩处格栅张拉膜效应较显著,路堤荷载传递由土拱效应和张拉膜效应共同完成,格栅在路肩处发挥作用效果大于路堤中心轴处;路堤加筋技术在桥台附近减载作用明显,随着距桥台距离的增加,减载作用逐渐减弱。     

深厚软土层端承摩擦桩桩承式加筋低路堤现场试验

为揭示桩承式加筋低路堤的荷载传递机理及土工格栅的加固效应,选取武汉智能网联赛车道项目主赛道连接段某低路堤路段开展了一个承载单元的现场试验,分别测试了施工期桩帽顶部与格栅上层的土压力分布、路堤分层沉降、格栅应变与挠曲。数据分析表明：随着填土高度的增加,土拱效应与张拉膜效应逐渐发挥,桩帽顶部的土压力开始超过桩间土压力并在填筑结束后逐渐趋于稳定。在端承摩擦桩桩承式加筋低路堤的荷载传递机制中,桩间土承担主要荷载,占比62.23%,张拉膜效应仅占很小一部分,占总荷载的3.77%。土工格栅的最大应变出现在桩帽边缘处,但最大值仅为0.195%,这表明土工格栅性能难以得到充分发挥。在该桩承式加筋低路堤中,两桩中心处的桩间土沉降要明显大于四桩对角线中心处。     

加筋形式对桩承式路堤工作性状影响的试验研究

对无加筋和采用不同加筋材料、加筋层数下桩承式路堤的工作性状进行了三维模型试验研究,侧重分析了桩土应力比、应力折减系数、填土中竖向应力分布、地基沉降等内容。结果表明加筋材料的设置有利于荷载向桩顶的转移,可有效减小沉降,但不同加筋形式下桩承式路堤的工作性状有所不同。使用单层或双层土工布时,路堤的荷载传递机理主要是填土的土拱效应和加筋材料的拉膜效应,但拉膜效应发挥相对较晚。使用双层格栅时,加筋材料与周围砂土形成半刚性平台。单层格栅的作用介于两者之间。试验结果与常规拉膜效应设计方法的对比表明,若假设荷载只由相邻桩间的加筋材料条带承担,计算的拉力将偏大,过于保守。     

水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比的对比分析

在某高速公路试验段的基础上,对不同桩长的水泥土搅拌桩复合地基在载荷试验中和路堤填土期的桩土应力比结果进行分析,探讨了荷载特性对复合地基桩土应力比的影响。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,在路堤的半柔性荷载作用下,复合地基的桩土应力比较载荷板刚性荷载下的桩土应力比小,并证明了路堤填土确实存在着拱效应。     

交通荷载作用下桩承式加筋路堤性能分析

为了研究交通荷载作用下桩承式加筋路堤的性能,采用FLAC3D软件建立桩承式加筋路堤的三维动力流固耦合分析模型,对比分析桩间距、路堤高度、格栅模量、桩体模量等对路面沉降及路基中孔隙水压力的影响。结果表明:随着格栅模量、桩体模量的增加或桩间距、路堤高度的逐渐减小,桩承式加筋路堤路面的工后沉降逐渐增大;随着桩间距、路堤高度、格栅模量的增加或桩体模量的逐渐减小,路基中累积的超孔隙水压力最大值逐渐减小。     

桩承式加筋路堤土拱及格栅受力模型试验研究

介绍了桩承式加筋路堤足尺模型实验装置,该实验装置利用PVC材料水袋模拟桩间软土,从而在一定程度上能够控制桩土差异沉降。路堤填筑过程中测试了路堤内部土压力以及格栅拉力,并且重点分析了桩帽和桩间不同位置处土压力以及格栅拉力随填筑高度的变化规律。实验结果表明,路堤在填筑过程中发生了明显的土拱效应,路堤填筑完成后桩土应力比约为8.46,土拱高度约为1.125倍桩间净距;单向土工格栅能够进一步将桩间上方土压力传递到桩顶上方;随着路堤填筑高度的增加,格栅拉力增长并不大,路堤横向滑移引起的格栅拉力可以忽略不计。     

路堤荷载下土工织物散体桩复合地基离心模型试验

进行了2组不同筋材刚度土工织物散体桩复合地基路堤离心模型试验,和1组碎石桩复合地基路堤的对比试验,以研究其在真实应力条件下的性状及稳定性。研究结果表明:随着筋材刚度的增大,地基中的超孔隙水压力略有减小,桩顶和桩间土沉降明显减小,而桩顶和桩间土之间的差异沉降明显增大;桩土应力比随筋材刚度的增大先增长明显,而后趋于缓慢;当筋材刚度较低或上覆荷载很大时,土工织物散体桩可发生显著的弯曲变形而引起较大的沉降,碎石桩则在软土中容易发生鼓胀变形而引起很大的沉降,但两者均未在复合地基中形成剪切滑移的趋势。     

桩承加筋土复合地基试验及稳定研究

通过设计柔性荷载下桩承加筋土复合地基室内模型试验,研究了复合地基在极限柔性荷载作用下的相应沉降规律及桩土应力变化,并探讨分析加筋垫层对地基稳定性影响。试验结果表明:增大垫层厚度,复合地基沉降增大明显,桩身沉降增大,纯砂区沉降增大,不利于复合地基的稳定性;增加土工格栅的层数对于高厚度垫层的复合地基有明显的改善效果,复合地基的沉降减小,桩身沉降增大,纯砂区沉降减小,桩土应力比增大,有利于桩承加筋土复合地基的地基整体稳定性。     

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。     

砂填料桩承式路堤土拱效应模型试验

现有的桩承式路堤荷载传递计算方法主要依据3类土拱效应力学计算模型。由于宏观土拱形态观察的难度较大,现有计算方法普遍缺乏对不同填料与参数下拱效应传力机制以及宏观土拱拱形参数的深入探讨。采用自制的试验装置对砂填料桩承式路堤土拱效应模型进行探讨,进行了3组不同桩距比下3种填土高度的模型试验。模型试验装置配备了位移控制装置模拟与精确控制桩间土下沉,在下沉过程中连续、同步的采集土压力以及砂箱内部填料的照片,并通过摄影测量技术获取全场位移数据。通过对桩土应力比曲线特征以及曲线特征点所对应的填料颗粒位移图的综合分析,探讨了砂填料桩承式路堤拱效应传力机制,揭示了填料内部存在的初始三角形松动滑移面。基于此提出了初始三角拱力学计算模型,分析得到了滑移面角度随桩距比变化的规律,并利用滑移面夹角统计数据确定了拟合计算公式,通过力学推导建立了适用于砂填料桩承式路堤的桩土应力比计算方法。通过与Rogbeck法、BS8006法、Terzaghi法以及模型试验实测数据的对比,验证了计算方法的合理性。     

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。     

基于最小势能原理的加筋垫层与路堤桩土相互作用研究

桩承式加筋路堤由于涉及桩–桩间土–垫层–加筋体的相互作用问题而使其承载机理复杂,适用于分层土的简化计算方法尚需要深入研究。在广义桩–广义土物理模型的基础上引入加筋垫层,考虑桩土荷载传递及加筋体拉伸产生的弹性势能,推导了整个系统的总势能方程,并将其离散化,建立了一个无约束非线性数学规划模型。该数学模型以总势能方程作为目标函数,采用下降迭代算法求解总势能方程的最小值,可求得桩、土、垫层垂直方向上的变形。通过一个未加筋的算例对数学规划模型进行了验证,并结合某堆煤筒仓实际工程对该方法计算的加筋处理效果进行了讨论。     

位移调节器用于端承型桩筏基础的模型试验研究

位移调节器是用于调节物体支承接触点之间位移的特殊装置,可用来保证端承型桩筏基础桩–土的变形协调和共同作用。为研究端承型桩筏基础中位移调节器的设置对桩–土–筏相互作用的影响,进行了位移调节器设置前后端承型桩筏基础的室内模型对比试验。试验测量了桩身轴力、筏板沉降及桩间土反力,分析了不同荷载级别下端承型桩筏基础的荷载传递规律、整体沉降与差异沉降分布特征以及桩土荷载分担比等内容,结果表明：与常规端承型桩筏基础相比,位移调节器的设置改变了桩筏基础的荷载传递规律,顺利实现了桩土的共同作用,同时适当支承刚度的调节器可优先且充分地发挥筏底土体承载能力,优化桩土荷载分担比。结论可为进一步理论研究提供试验依据。     

PTC型控沉疏桩复合地基试验研究

为了了解高填土路堤下PTC型控沉疏桩复合地基作用机理,掌握PTC型控沉疏桩复合地基沉降变形、承载特性、荷载传递、桩土应力比及桩土间相互作用等力学性状,进行了PTC型控沉疏桩复合地基足尺现场试验研究,得到了一系列有益的结论。试验结果能够为PTC型控沉疏桩复合地基理论研究提供合理依据,并对其优化设计起指导作用。     

路堤下带帽疏桩处治地基桩土荷载效应分析

针对疏桩支撑路堤结构的作用特点,在一定简化的基础上,分别建立了上部路堤荷载转移分析模型和基底桩土相互作用计算模式,综合考虑上部路堤与疏桩地基的相互影响,根据基底位移连续条件,得出了一种计算带帽疏桩路基中桩、土荷载效应值的方法。通过工程实例现场实测结果对该计算方法进行了验证,与其它计算方法结果进行比较分析,结果表明采用该法计算的桩、土应力接近实测结果,说明该计算方法的合理性。同时,讨论了桩土荷载分担随填土高度、填土黏聚力和桩间距等因素的变化规律。     

上海软土地基长桩荷载传递新模型

在荷载传递解析法的基础上,针对上海软土地基中的长桩提出了一种改进的全面的荷载传递模型。该模型不仅实现了加工软化型土和硬化型土模型的统一,可反映桩土之间产生的滑移和摩阻力的退化,而且可反映桩侧摩阻力和桩侧阻力的异步发挥现象,对进一步研究桩基荷载传递机理具有实用价值。     

西安地区单桩荷载传递双曲线模型与工程应用

选用双曲线荷载传递函数分析单桩的荷载传递规律。通过分析各参数对传递函数的影响,认为桩土间的极限位移是双曲线传递函数的主要参数。然后以西安地区的26个工程钻孔灌注桩的现场试桩资料为基础,利用Matlab提供的优化工具箱对荷载传递函数中的参数进行了优化,得到各工程中的传递函数的参数,同时发现桩土间极限位移离散程度在各参数中最大,这与理论分析相一致。最后与工程实例进行了对比验证,结果表明,把利用该优化方法得到的双曲线荷载传递函数的参数作为西安地区的经验参数是可靠的。