柔性长短桩组合型复合地基离心模型试验研究

开展了柔性长短桩组合型复合地基和传统的等长桩复合地基2组离心模型试验,研究路堤荷载下柔性长短桩组合型复合地基的加固机理。试验中路堤表面关键点处设置位移计,布设分层沉降标示点,在土层不同深度处埋置孔压传感器和土压传感器等。试验结果表明：长短桩组合型复合地基中长桩的桩土应力比明显增大,并且在总桩长相同的条件下比等长桩复合地基更利于控制总沉降和侧向位移。     

水泥砂浆桩复合地基力学性状的数值分析

:基于有限差分数值方法,考虑地基材料的非线性特性,通过模拟复合地基桩土应力比、复合模 量随荷载、桩长、置换率和褥垫层的变化情况,分析了水泥砂浆桩复合地基桩土作用机理、桩土荷载分担 规律及其变形特性。结果表明:桩体置换率增加,桩土应力比逐渐减小,复合模量逐渐增加,置换率超过 ２０％,桩土应力比变化很小,并趋于稳定。置换率超过２５％,置换率对复合模量的影响较小;桩长增加, 桩土应力比增大,复合模量增加,桩长超过１４ｍ,桩土应力比增长缓慢,复合模量亦趋于稳定;桩土应力 比随着褥垫层厚度的增大而减小,随着褥垫层模量的增加而增大,宜设置褥垫层厚度１００ｍｍ～３００ｍｍ, 褥垫层模量３０ＭＰａ～６０ＭＰａ。     

路堤下CFG桩-筏复合地基桩土应力分析及地基反力模型探讨

本文通过某路堤试验段CFG桩-筏复合地基现场试验研究,深入分析了桩-筏复合地基桩顶、桩间土的应力及桩土应力比随荷载、固结时间及沉降的变化规律和桩土应力空间的分布规律,探讨了筏板下地基反力模型,为路堤荷载下CFG桩-筏复合地基的基理研究提供思路,以期供同行参考。     

CFG桩复合地基加固桥头深厚软基

深厚软基经过CFG桩复合地基处理后,能够满足高路堤桥头控制工后沉降的要求.路堤预压期间桩间土压力总体呈上升趋势,预压期间桩间土与桩顶承受的荷载在不断地调整,桩土应力比呈下降趋势,直到预压后期基本稳定在18.7.路堤下刚性桩复合地基在桩土应力比、桩土荷载分担上与刚性基础下刚性桩复合地基有较明显的差异.本工程实测资料表明桩、土承载能力仅仅发挥20%,尚有较大潜力.对于刚性桩复合地基,扩大桩间距的同时在桩顶设置足够面积和刚度的桩帽,增大桩的置换率,以保证刚性桩复合地基刚度是发挥桩、土承载能力的有效途径.     

PCC桩复合地基桩土应力比的计算及影响因素分析

PCC桩是一种适合软土地区加固的刚性桩,以大面积PCC桩复合地基中的一个桩- 土-垫层单元为研究对象,考虑桩-土-垫层的共同作用,提出了PCC桩复合地基桩土应力比的一种计算方法。该方法假定桩土界面的摩阻力与桩土相对位移为理想弹塑性关系、同一水平面上桩间土与桩芯土沉降相同、桩端土符合Winkler地基模型,考虑桩-土-垫层的协同作用机理,推导出了PCC桩复合地基桩土应力比和沉降的计算公式,并根据推导出的公式对桩土应力比的影响因素进行了分析,为PCC桩复合地基优化设计提供参考和依据。     

关于半刚性桩复合地基若干问题的研究

针对半刚性复合地基中广泛使用的水泥土桩和CFG桩在工程实践中和研究中的一些问题，例如水泥土桩的变形模量、水泥土桩及CFG桩的桩间土应力发挥系数β、水泥土桩及CFG桩的复合地基静荷载试验方法等。结合一些具体工程，对这些问题进行了试验研究及理论分析；提出了水泥土桩的变形模量和桩间土应力发挥系数的建议取值以及解决垫层设置和垫层压缩量对工程实践影响的修正方法。     

刚性桩复合地基褥垫层合理厚度的确定

研究了不同桩土刚度比下刚性桩复合地基的桩土应力比随褥垫层厚度的变化规律。结果表明,褥垫层的厚度范围并不局限于规范所规定的15～30cm,且天然地基土质的软硬程度对褥垫层厚度的设置有较大影响,褥垫层合理厚度的设置应根据不同地质条件进行区分。复合地基桩径对桩土应力比有很大影响,垫层合理厚度的设置要考虑桩径的影响,提出了以垫层厚度与桩径的比值h/d作为衡量桩土应力比的标准,且根据不同的地质条件,可通过该比值来确定垫层厚度与桩径的最佳关系,以确定最合理的垫层厚度。     

CFG桩复合地基桩土应力和沉降现场试验

基于对佛山市“一环”城际快速干线季华路互通立交桥头过渡路段CFG桩复合地基桩、土应力和表面沉降的现场试验，研究了路堤荷载下CFG桩顶、桩间土的应力和沉降变化规律，对加载过程中桩土应力传递的性状、桩土荷载分配比例，以及CFG桩复合地基桩、土变形和承载作用发挥的过程等进行了分析。结果表明：①在路堤荷载作用下，CFG桩、桩间土最终可达到变形协调，共同发挥承载作用；②桩、土沉降差使桩体顶部填土出现土拱效应，导致桩顶应力集中，桩、土应力比及应力差增大；③桩间不同位置土压力分布不同，两桩中间土压力大于四桩中心的；④土工格栅对调整桩、土应力比及荷载分配具有明显的作用；⑤在CFG桩设计桩间距较大的疏桩形式下，桩间土承担着大部分荷载；⑥作为路堤荷载的地基时，可设计为疏桩形成，此时褥垫层厚度应适当取大，桩体设计强度可取得低一些。     

基于离心模型试验的桩承加筋路堤筋材设置方法研究

在土工合成材料加筋土工程中加筋材料的合理设置对充分发挥筋材的作用至关重要。通过4组离心模型试验,研究了桩承式加筋路堤垫层中土工格栅两边端部反包设置的使用效果,包括对路堤稳定性、桩土荷载分担等的影响。结果表明：①加筋材料反包设置相当于将筋材锚固于路堤中,可充分发挥筋材的加筋作用,与加筋不反包相比,测得路肩下方格栅承受的拉力较大,而路堤中心处格栅受力相对较小;②加筋反包设置可提高桩土应力比,促使荷载向桩体转移;③加筋反包可降低路堤表面总沉降及不均匀沉降,减小地基土的侧向位移,提高路堤地基整体性和稳定性;④加筋材料的力学性质对加筋受力、桩土荷载分担和路堤变形存在较大影响,延伸率低、拉伸模量高的加筋材料更能发挥加筋膜效应。     

基于新型人工软土技术的加筋碎石桩复合地基承载特性模型试验

为研究地基不排水或排水不畅情况下加筋碎石桩复合地基的承载特性,配置了由钠基膨润土和甘油混合而成的新型人工软土地基,进行了4组加筋碎石桩复合地基路堤模型试验,并与排水条件下的试验结果进行对比分析。研究结果表明:加筋碎石桩复合地基沉降随筋材刚度的增大而明显减小,其桩土应力比远大于排水条件下的桩土应力比;筋材刚度较大时,桩体发生向路堤外的整体倾斜变形,而筋材刚度较小时,桩体则发生向路堤内的弯曲变形;部分加筋碎石桩复合地基的沉降明显大于全长加筋情况,且其桩土应力比小于全长加筋时的桩土应力比,但仍大于普通碎石桩的桩土应力比;不同加筋长度碎石桩桩体均在其加筋范围内发生弯曲变形,在未加筋部位发生鼓胀变形;排水条件对加筋碎石桩桩体变形和稳定性有显著影响,排水条件好,桩体弯曲变形小,反之,桩体则产生显著的弯曲变形。通过试验分析得出对于路堤荷载下的加筋碎石桩复合地基,应采用刚度较大的筋材对碎石桩体进行全长加筋,并保证地基的排水,可大幅提高路堤的稳定性。     

复合地基桩体向垫层刺入量模型试验研究

桩体刺入垫层量的分析研究是复合地基沉降和荷载传递规律的一个重要组成部分,它将进一步完善复合地基沉降理论。然而目前对于桩体刺入量的研究不多。为了解具有垫层复合地基的作用机理、掌握桩土的荷载分担及桩体刺入垫层的规律,进行了不同工况的复合地基模型试验,得到了一系列有益的结论。试验结果对复合地基沉降研究提供了理论依据和数据支持,对其设计起到一定的指导作用。     

强夯地基垫层厚度对承载力与变形模量的影响

对江苏省连云港赣榆港区吹填土强夯地基进行了两组现场载荷试验,探讨不同强夯垫层厚度的强夯地基承载力特性。在现场试验基础上,采用有限元法分析垫层厚度对附加应力系数和传递深度的影响,结果表明强夯垫层能有效增大附加应力的扩散作用,明显提高地基承载力,附加应力在2倍板径深度范围内下降到板底应力的6%以下;但地基土屈服后会使附加应力往深层传递。综合数值模拟的结果分析,表明附加应力与自重应力比值为0.2时所确定的计算深度随板底应力水平的增大而增大,不是一个固定值。在此基础上探讨了载荷试验反演的地基变形模量与按垫层厚度的加权模量间的关系,结果表明按厚度加权获得的地基平均模量为载荷试验反演的变形模量的1.2倍。     

水电站蜗壳垫层结构研究

应用三维非线性有限元研究了水电站蜗壳垫层的弹性模量、厚度和铺设范围对承载比的影响。为减轻钢蜗壳在上蝶边处的应力集中，提出在蝶形边附近一定范围内不设垫层。如果垫层铺到180°，则恰好该处外包混凝土较薄，易产生混凝土贯穿裂缝，若将垫层下延20°～30°，则该处外包混凝土变厚，可改善垫层末端混凝土受力状态。建议将垫层的厚度与弹模之比作为垫层设计的一个参考指标，并给出厚度与弹模的优化比值，可适用于一定PD值范围的蜗壳，供工程设计参考。     

垫层厚度对复合地基特性的影响数值分析

利用有限元分析软件ANSYS建立长短桩复合地基数值模型,探索了垫层厚度变化对长短桩复合地基中长桩与短桩中角桩、边桩和中桩的沉降和应力特性的影响,得出如下结论:随着垫层厚度的增大,长桩桩体沉降也随之减小,短桩各桩体的沉降最大沉降值都出现在垫层厚度为0.15 m时,并且在各种情况下短桩各桩体的沉降基本一致;长桩各桩体的应力值随着垫层厚度的增大随之降低,但变化越来越不明显,尤其是厚度在0.3 m～1.0 m之间,基本没有变化。通过实际工程结合数值模型分析结果表明,垫层厚度的最经济值应该取0.3 m～0.6 m之间。     

混凝土双轴弹模-徐变试件垫层效果试验分析

混凝土双轴受压弹模和徐变试验加载应力控制在相应龄期棱柱体强度的30%~40%,相比混凝土抗压强度试验,试件表面轻微不平整和倾斜以及钢承压板与试件承压面的摩阻对混凝土双轴弹模和徐变试验结果的影响更大。为减小混凝土试件承压面轻微不平整和倾斜以及钢压板与混凝土试件间的摩阻对混凝土双轴弹模和徐变试验结果的影响,提出适用于混凝土双轴弹模和徐变试验、能使混凝土试件在弹性变形阶段整体应力应变均匀性好的垫层。通过棱柱体混凝土试件单轴受压时不同材料和组合的垫层对应变偏差率、应变曲线及弹性特征影响的比较,筛选3种组合垫层进行双轴弹模验证试验。结果表明聚四氟乙烯薄膜(PTFE)夹土工布的组合垫层能在双轴受压弹模试验中有效降低试件竖向和横向应变偏差率,使混凝土试件应力分布均匀,2层1.0 mmPTFE夹1.2 mm土工布的组合垫层总体效果最好。     

预应力钢筒混凝土管内壁复式碳纤维加固试验与计算分析

碳纤维加固预应力钢筒混凝土管（PCCP）具有非开挖、工期短、对周边环境影响小的特点。但是,由于碳纤维与混凝土的极限拉应变相差近百倍,传统碳纤维加固PCCP技术无法有效发挥碳纤维的应力水平。本文提出复式碳纤维加固PCCP技术,即在碳纤维与PCCP之间增设自主研发的高压缩弹性垫层,利用垫层的压缩性为碳纤维变形提供空间,显著提升碳纤维的环向应变水平。为了验证复式碳纤维的加固效果,采用直径为0.75 m的钢筒进行模型试验,试验结果表明,当内水压力为1.0 MPa时,复式碳纤维加固技术较传统碳纤维加固技术中碳纤维环向微应变提升20倍以上,被加固结构的微应变降低40%以上。基于拉梅公式的力学模型计算结果与试验结果基本一致,随着垫层厚度或碳纤维层数的增加,钢筒的环向微应变降低,但降低的速度逐渐减小。该技术利用了碳纤维高强和高模量的特性,实现了碳纤维与PCCP共同承受内水压力的效果。     

水轮机蜗壳垫层参数分析

利用ANSYS有限元软件,并考虑钢壳-垫层、钢壳-混凝土之间的摩擦接触条件,建立钢蜗壳及其外围混凝土的局域三维应力计算,来分析垫层的弹模、厚度、泊松比等参数对钢壳及其外混凝土受力状况的影响,得到一些参考价值参数成果。     

CFG桩复合地基加筋褥垫层作用机理数值分析

针对福建平潭万北路市政道路工程土工格栅加筋褥垫层是否能够改善CFG桩复合地基在路堤荷载作用下的沉降及桩土应力分配的问题 ,提出了基于有限差分软件FLAC3D的CFG桩复合地基的数值模拟.应用FLAC3D软件进行CFG桩单桩竖向抗压静载试验模拟 ,并将数值模拟所得的 Q- s曲线与现场试验所得进行了对比 ,对路堤荷载下有无土工格栅对褥垫层加筋处理两种工况下的复合地基进行了桩身应力及沉降的分析.结果表明 ,数值模拟与现场试验所得的单桩竖向抗压静载试验 Q- s曲线吻合较好 ,证明了该模型具有一定的合理性 ;土工格栅加筋褥垫层通过增大桩身受力来改善地基沉降 ,但改善效果不明显 ,主要起提高安全储备的作用.     

不同HD值下软垫层蜗壳结构优化分析

应用有限元模型分别对高低两种HD值下的水电站蜗壳结构进行分析,研究了软垫层材料的弹性模量、厚度以及铺设范围对蜗壳结构强度和变形的影响.通过不同HD值下垫层蜗壳的结构分析,得到水电站垫层蜗壳优化设计的规律性认识,进而明确了高HD值下垫层蜗壳结构设计的难点和重点,以及通过垫层优化设计的解决途径,从而进一步说明了高HD值蜗壳采用软垫层结构方案的可行性.