水泥土复合管桩竖向抗压承载机理研究

单桩竖向抗压承载力是桩基最重要的性能指标,水泥土复合管桩作为一项新技术,其抗压承载机理尚不明确,需要开展相应的研究。通过现场试验和数值模拟试验研究了水泥土复合管桩的竖向抗压承载机理,分析了其荷载传递规律、侧阻力、端阻力及荷载分担情况,研究了水泥土桩直径、管桩直径、地层条件等单因素对水泥土复合管桩竖向抗压承载机理的影响规律。试验结果表明:水泥土复合管桩竖向抗压承载机理不同于普通桩,轴力衰减沿桩长呈折线分布,桩端仅承受较小一部分荷载,水泥土复合管桩属于摩擦桩。水泥土复合管桩单桩承载力比相同规格尺寸的钻孔灌注桩、水泥土桩单桩承载力提高至少44%,其水泥土部分承担30%以上的荷载,侧阻力平均值比管桩提高1.22~1.73倍。相较增加管桩直径、管桩底端坐落在软土层,增加水泥土桩直径、管桩底端坐落在较硬土层,可使水泥土复合管桩获得更高的承载力。     

北京工人体育场密实砂卵石层水泥土复合管桩设计与施工

水泥土复合管桩一般应用于软土地基或粉土地区，在砂卵石地区应用较罕见。以北京工人体育场改造复建工程为例，通过研究水泥土桩在密实砂卵石层的成桩工艺和预制管桩静力压桩工艺，重点介绍了水泥土复合管桩在密实砂卵石层的应用。根据现场实际情况，在密实砂卵石层旋喷形成直径较大、混合均匀、强度较高的水泥土外桩，水泥土外桩完成后，在桩内同心静力压桩植入预制芯桩，形成水泥土复合管桩，解决了密实砂卵石层中水泥土外桩难以成桩的难题。通过对抗拔承载力和桩头进行设计，设计出一种桩底抗拔装置，并提出桩头钢筋后锚固技术，有效提高了单桩抗拔承载力及施工效率。对水泥土复合管桩施工技术进行了质量、经济及环境效益分析。结果表明，密实砂卵石层水泥土复合管桩施工技术避免了桩基施工中混凝土供应不及时和后期桩头大量剔凿的问题，减少了材料消耗，节能环保。     

管桩水泥土复合桩荷载传递规律研究

管桩水泥土复合桩是一种新桩型,可用于软土地基处理。为研究其荷载传递规律,采用现场荷载试验、桩身光纤光栅应力测试及数值模拟,分析各级荷载下管桩及水泥土桩身轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力分布特征。研究管桩、水泥土有效复合变形协调条件及各自荷载承担比例;给出各段压缩量随桩顶荷载的变化规律;比较该桩型区别于一般管桩的沉降、抗力特点。研究表明:复合桩Q-s曲线呈缓变型;管桩是上部荷载的主要承担者,其工作特性与刚性单桩相似;桩端阻力占桩顶荷载比例较小,复合桩表现出摩擦桩的工作特性;管桩和水泥土侧摩阻力分布规律相似,其比值约为水泥土和管桩外径的比值。     

高喷插芯组合单桩荷载传递简化计算分析

 高喷插芯组合桩(JPP桩)是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩。结合JPP桩不同的组合特点,采用理想弹塑性模型模拟桩侧土体的非线性,弹性模型模拟水泥土与芯桩界面的荷载传递特性,双折线函数模拟桩端土的硬化特性。基于荷载传递法,考虑水泥土与芯桩界面摩擦、水泥土或芯桩与桩周土界面摩擦,提出不同组合形式下JPP桩荷载传递的简化计算方法,并与模型试验结果进行对比,验证该计算方法的可行性和可靠性。采用提出的简化计算方法对JPP桩荷载传递机制进行分析,并对不同组合形式、不同水泥土厚度、不同水泥土弹性模量、不同刚度系数比等影响荷载传递的主要因素进行计算分析。分析结果得出：从承载力、沉降控制、经济角度综合考虑,分段组合承载效果最好;增加水泥土厚度可有效提高JPP桩承载力;JPP桩变形由高强度的芯桩控制,水泥土弹性模量的改变对JPP桩变形影响较小。     

灌注桩桩端压力灌浆后承载特性的模型试验研究

通过室内模型试验,对中密砂卵石地层桩端后压浆灌注桩进行静载试验以及开挖观察,分析了灌注桩荷载传递特点和桩端阻、侧阻随荷载增加的变化趋势,揭示了桩周土层性状改变影响桩侧摩阻力发挥的作用机理。     

深厚软土超长预应力高强混凝土管桩轴向受力性状的试验研究

通过在管桩的钢筋笼里面添加带应变计的附加钢筋,对珠海保税区深厚软土地基中超长预应力高强混凝土(PHC)管桩进行了轴向静载试验和桩身轴力的测试,探讨了深厚软土地基中超长PHC管桩的竖向承载特性和荷载传递机理。结果表明在深厚软土地基中,超长PHC管桩表现出端承摩擦桩的承载性状,因此应当选择压缩性较小的土层作为持力层;超长PHC管桩的桩端土刚度对桩侧摩阻力的发挥有极大的影响,提高桩端土刚度对桩侧摩阻力有明显的增强作用;适当地增加桩长可以提高桩基的极限承载力;在长细比较大的超长PHC管桩设计中,除了从极限承载力和桩顶沉降来考虑外,还应该注意桩身强度的影响;同时,在沉降计算中,要充分考虑桩身压缩引起的沉降。该试验方法和试验结果对今后PHC管桩的研究和设计应用具有重要的指导意义。     

峰值后软化水泥土桩复合地基工作机制研究

基于收集到的三轴试验资料,建立了一个可考虑峰值后软化性能的水泥土力学模型。采用该模型对水泥土单桩复合地基体系进行了数值模拟分析,研究了水泥土复合地基的荷载-沉降曲线、水泥土桩的轴向力、侧摩阻力和桩土应力比,以及母土、水泥掺合比、桩径和桩长等因素的影响。基于模拟分析的结果,得到水泥土桩端破坏是水泥土桩复合地基承载力的控制条件。研究了水泥土桩端破坏时的桩端变形和桩身压缩。基于水泥土复合地基破坏机制,对确定水泥土桩复合地基承载力提出了建议。     

纯摩擦型深层水泥搅拌桩桩长计算

本文根据桩土荷载传递的经典理论,推导出纯摩擦型深层水泥搅拌桩桩长判别式,并指出提高该类桩承载力的有效途径是加大桩径和提高水泥土的变形模量。     

超长水泥土搅拌桩的荷载传递特性

大型构筑物实体下超长水泥土搅拌桩的桩身应力和变形观测结果表明,对桩身质量良好的水泥土桩,在长期荷载作用下呈现出接近刚性摩擦桩的荷载传递特性和较高的桩土应力比,并且,只要桩身中下部水泥土强度有保证,群桩中桩身轴力的有效传递深度可达25m以上.     

组合桩的竖向承载力特性研究

组合桩是钢筋混凝土桩插入水泥土搅拌桩复合而成的新型桩.为掌握组合桩的荷载传递机理、破坏模式和竖向承载力特性,通过对3根14m长桩的载荷试验,分析了桩身轴力和桩周的侧摩阻力的分布及影响组合桩承载力因素.试验得到了组合桩的Q-S曲线、S-logt曲线、桩的极限承载力.为分析该桩竖向力的传递路线,应用有限元方法分析了混凝土桩、水泥土和桩周土的传力特点.试验和有限元分析结果表明混凝土桩的插入改变竖向荷载的传递规律,形成了从混凝土桩到水泥土再到土的传递模式,更有效地发挥了桩周的侧摩阻力;水泥土的固化效应、混凝土桩的挤土效应和混凝土桩的荷载传递是组合桩高承载力的主要来源.组合桩具有较高的单桩竖向承载力且造价低,在软土地基工程中具有广泛的应用价值.     

PHC管桩荷载传递的试验研究

通过在预应力高强混凝土管桩(PHC桩)的桩顶、桩端及桩周各主要土层的分界面埋设钢筋计的精细静荷载试验,研究了高强预应力混凝土管桩的荷载传递机理,分析了侧阻力、端阻力的变化规律,实测了压桩力与入土深度的相互关系。     

水泥土组合桩三维有限元数值模拟与试验研究

水泥土组合桩是一种新桩型,它是在水泥搅拌桩的基础之上发展而来的。由于桩体由两部分构成,目前国内外对芯桩与外包水泥土之间的荷载传递以及桩体本身的破坏机理尚缺乏研究。文章以现有的试验数据为基础,借助有限元分析工具对水泥土组合桩进行拟合计算,对组合桩荷载传递规律及芯桩与水泥土环桩在荷载传递过程中的相互作用和共同工作特性进行数值分析,以达到对该新桩型的进一步发展提供借鉴意义的目的。     

粉砂地层中超长桩承载特性室内模型试验研究

通过室内模型试验,研究了粉砂地层中超长桩的荷载-沉降(Q-s)关系、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩身压缩、桩端阻力、桩土相对位移等承载性状及荷载传递规律。结果表明,超长桩的Q-s曲线为缓降型,与端承摩擦桩的Q-s曲线相似。随桩顶荷载的增加,桩侧摩阻力沿桩身分布逐步由一个峰值转变为两个峰值,桩身压缩主要发生在桩身上部,桩侧摩阻力随桩土相对位移增加基本符合双曲线发挥规律。桩端阻力随桩顶荷载增加变化可分为缓慢增长段、加速增长段和减缓破坏段,荷载较小时,桩端阻力与桩端位移基本呈线性关系,随荷载增大,桩端位移加速增长,极限荷载后,桩端出现刺入变形。     

夯实水泥土桩-土界面摩擦特性试验研究

夯实水泥土桩属于典型摩擦型桩,常用于处理大面积软土。为探究其桩土界面摩擦产生的原因及影响因素,通过一系列直剪试验,模拟了桩-土界面工作性状,探讨了夯实水泥土桩-土界面的接触特性,研究了水泥掺量、土的含水量、法向应力、养护龄期等因素对桩-土接触面摩阻力的影响规律。研究发现存在最优水泥配比,剪切带的影响范围与法向应力和摩擦角有关,龄期通过分阶段影响粘聚力和摩擦角提高接触面抗剪强度,研究结果对工程实践具指导意义。     

黏性土中开口与闭口模型管桩受力性状试验研究

为研究开口和闭口试桩在黏性土体静力沉桩过程中荷载传递规律及承载性能的差异性,采用桩身开槽预埋增敏微型光纤光栅传感器的方法,针对黏性地基土,开展两组不同桩端形式模型试桩承载性能对比试验,测得沉桩过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力及桩身轴力发展变化规律。结果表明:光纤光栅传感器可实时监测沉桩过程中桩身受力状态;开口和闭口模型管桩的压桩力、桩端阻力等荷载均随着沉桩深度的增加呈增长趋势,而不同贯入深度下的桩身轴力却逐渐递减;黏性土中的静力压桩、开口管桩和闭口管桩的桩端阻力占比均超过50%;在桩侧摩阻力发挥上,双壁开口模型管桩外管是内管的3倍。当开口管桩贯入深度达到最大值90cm时,土塞高度稳定在33cm,此时,桩侧单位侧摩阻力的分布呈下大上小的形式。     

夯实水泥土桩承载机理及临界桩长的研究

根据夯实水泥土桩试验所得到桩身应力-应变关系和桩侧摩阻力与桩土相对位移的关系,运用荷载传递法结合Geddes公式对夯实水泥土桩的承载机理进行分析,探讨其临界桩长,分析桩身材料无侧限强度qu、桩侧摩阻力τu、桩的直径d对临界桩长的影响,并在此基础上提出夯实水泥土桩的临界桩长建议值。     

砂在水泥土搅拌桩处理淤泥质粉质粘土中的特性研究

鉴于无锡新锡澄路工程范围内淤泥质软土,通过试验及数值模拟从强度和变形2个角度对比分析了水泥土搅拌桩和水泥砂土搅拌桩2种方法的特性差异,研究得出:水泥掺量对水泥土的抗压强度有较大影响,且不同水泥掺量的水泥土抗压强度的差异随着养护龄期增加而增大;水泥土的抗压强度随着掺砂量的增加先增大后减小,在掺砂量为10%时,水泥砂土的抗压强度明显大于水泥土的抗压强度;通过FLAC3D软件模拟单桩在荷载下的沉降,得出在较大的荷载下,水泥砂土搅拌桩的沉降量小于水泥搅拌桩。     

PHC管桩单桩竖向承载力试验研究

通过3根试验桩，实测预应力高强混凝土管桩受荷过程的桩侧摩阻力和桩端阻力，分析了PHC管桩的荷载传递过程及承载力的发挥过程。     

砂卵石地层中灌注桩后压浆模型试验设计与分析

通过室内模型试验,分析了砂卵石地层中不同压浆方式下的灌注桩的荷载传递特点,桩端阻力、侧阻的变化规律及二者荷载分担关系.试验表明,砂卵石地层灌注桩采用后压浆技术,能显著提高其承载能力,减小沉降.所得结论真实反映模型试验结果,对工程实践及理论研究起到一定指导作用.     

管桩水泥土复合基桩承载性能试验研究

管桩水泥土复合基桩是由高喷搅拌水泥土桩与同心植入的高强预应力管桩优化匹配复合而成的一种新型基桩。基于足尺模型试验研究了管桩水泥土复合基桩在竖向荷载作用下的承载性能,并与泥浆护壁钻孔灌注桩作了对比分析。试验结果表明:管桩水泥土复合基桩兼有桩身材料强度高、侧阻力大的优点,承载力较相同尺寸的钻孔灌注桩提高40%以上,单位承载力造价降低约35%;荷载传递规律兼有刚性桩与半刚性桩特性;桩侧阻力约为钻孔灌注桩的1.8倍;高强预应力管桩——水泥土界面粘结力发挥度为6.9%～15.7%,能够保证高强预应力管桩与外围高喷搅拌水泥土有效复合共同承担外部竖向荷载。最后指出管桩水泥土复合基桩设计的重点之一是桩头与高强预应力管桩底端处的材料强度验算。