控制差异沉降的复合桩基设计方法及有限元分析

目前以变形为控制条件的复合桩基设计理论是桩筏基础研究中的热点问题，而人为合理的调整地基土刚度和桩基支承刚度的方法是控制复合桩基差异沉降的有效手段之一。在考虑上部结构、基础和地基共同作用的基础上，利用有限元方法对竖向荷载作用下复合桩基的沉降进行了计算分析，讨论了设置变刚度垫层、改变桩长、桩径、桩距及布桩方式对基础差异沉降和内力的影响，对实际工程设计具有指导意义。     

考虑排桩支护影响的高层建筑复合地基沉降分析

针对支护结构对高层建筑地基基础沉降变形分布特征的影响,利用有限元数值模拟手段,建立考虑排桩支护结构影响的复合地基基础的三维模型,以地基基础差异沉降为控制指标,以改变地基变形模量来描述地基支承刚度的空间变化,讨论排桩支护结构存在条件下,复合地基支承刚度空间变化对地基基础沉降等值线分布规律的影响.研究表明,排桩支护结构对地基基础沉降变形分布特征有明显影响,复合地基基础基于差异沉降控制的空间变刚度设计需考虑支护排桩的作用效应.研究成果对减少建筑物基础边缘部分桩、降低基础差异沉降,有效改善筏板和上部结构次应力具有一定的理论指导意义.     

一种处理桩基质量事故的方法-改桩为复合地基

某拟建在软土地基上的两栋60m×24m跨散装平房粮仓,基础采用振动沉管桩.由于桩基未能按设计要求进入持力层足够的深度,桩基承载力不能满足设计要求,因此,该库房地基基础必须进行处理.对桩基质量事故处理方案进行了详尽的技术经济比较,提出利用原已有桩改做刚性桩复合地基以承受上部荷载,论证了利用原桩基改做刚性桩复合地基在技术上的可行性.按刚性桩复合地基计算,复合地基承载力fk不小于100kPa,地基承载力满足要求;库房基础沉降约为80mm,在建筑物允许沉降范围内;库房内大面积堆载作用下桩身最大弯矩约为25kN·m,此值略低于桩的最大抵抗弯矩.单桩复合地基静载试验表明:复合地基承载力fk=140kPa.     

复合地基基础空间变刚度调平设计方法的数值模拟

基于地基基础支承刚度与上部荷载分布特征相对应的原则,考虑地基中的应力场、应变场的分布,对地基基础的空间变刚度设计方法进行了数值分析.建立复合地基基础的三维有限元模型,以地基变形模量的变化来反应地基的支承刚度的空间变化,讨论地基支承刚度空间变化时,基础沉降等值线的分布规律,验证了地基基础空间变刚度对减少基础沉降差,改善建筑结构的受力模式,减小筏板内力和厚度、降低上部结构次应力具有显著效应.     

差异沉降控制设计的新方法

对地基与桩基构成的支承体系的支承刚度进行可控、合理的调整是差异沉降控制设计最有效的方法。变形调节器作为刚度调节手段的引入不仅更好地实现了支撑刚度的可控、合理调整,而且在很大程度上拓展了它的使用空间。利用变形调节器进行差异沉降控制设计这一新方法的研究对实现地基基础优化设计、实现建筑物零差异沉降的理想目标具有极其重要的意义。     

半岩半土地基不均匀沉降的变刚度复合地基方案研究

以延安市安塞区拟建住宅楼为工程实例,提出变刚度复合地基方案,借助有限元分析软件MIDAS GTS NX,对半岩半土地质条件下变刚度复合地基进行数值模拟,通过改变桩间土模量、桩体模量、桩距、桩长等设计参数对地基土沉降特性进行研究,并分析地基差异沉降判断变刚度复合地基的适用性。研究结果表明:变刚度复合地基可较好解决半岩半土地基的不均匀沉降问题,通过调节变刚度复合地基设计参数,可控制地基差异沉降在合理范围之内。     

中等压缩性土短桩网复合地基变形现场测试特性

为优化高速铁路中等压缩性土地基处理方案,依托赣龙高速铁路试验段,采用现场试验及理论分析方法,研究了短桩网复合地基的变形特性,并与天然地基进行对比。结果表明：复合地基加固区沉降占总沉降的62%~75%;地基侧向位移主要发生在预压土堆载期,20 m深度范围是主要的侧向位移层,在相似条件下,复合地基与天然地基沉降主要发生的时间、主要的沉降土层厚度及路基横断面沉降差异较大。结果显示了短桩网复合地基可有效控制中等压缩性土地基变形。     

变刚度复合地基力学性状的模型试验研究

差异沉降是群桩复合地基的一个不容忽视的问题,通过中国矿业大学城市地下工程相似模拟试验系统,完成了4组模型试验.试验表明等桩长群桩复合地基存在着较大的差异沉降,采用变刚度复合地基可以很好地减小差异沉降.在模型试验的基础上对变刚度复合地基的力学性状进行了研究.推导了变刚度复合地基沉降计算经验公式.该公式与模型试验数据相比较达到较高的精度.     

复合地基沉降影响因素的半解析元分析

采用半解析有限元，将复合地基的位移水平两个方向上选取解析函数，竖向离散为多项式，并将复合地基视为横观各向同性材料，克服了有限元法中人为设定计算边界、计算量大的弊端，将三维沉降问题转化为一维问题计算，收敛速度很快，显著减少了计算工作量，提高了计算精度．通过改变复合地基置换率、加固深度，桩土模量比和水平加固范围，研究了复合地基的加固效果．计算结果表明，增大置换率，桩土模量比和水平加固范围，对减小沉降作用很小，而增加加固深度能明显的减小复合地基沉降．因此，在以控制沉降量为主要目的复合地基优化设计中，应首先考虑增加加固深度．     

水泥搅拌土复合地基加固方案优化有限元分析

针对实际工程中基底反力的分布特点和基础沉降特征,用有限元方法,计算分析得出:当地基加固后,筏板下地基呈现中心刚度大,而边缘刚度小时,可以有效减小差异沉降,继而减小由于沉降差异而引起的基础次应力。以便为工程设计中寻求经济合理的地基处理方案提供参考。     

高速铁路路基工后沉降预估与控制

研究了高速铁路路基工后沉降和复合地基,对一工程实例进行了工后沉降预测分析.研究结果表明,CFG桩复合地基能有效控制路基工后沉降;桩间距是影响控制效果的主要因素,桩间距小,则工后沉降量小,反之亦然;对CFG桩复合地基,采用设计、施工和监测等综合措施,可有效控制高速铁路路基工后沉降.     

咸水区水泥土桩劣化及改性对道路复合地基的影响

为了揭示咸水区水泥土桩劣化及改性对道路复合地基的影响,通过室内试验分析黄河三角洲土水的理化性质,研究含盐水泥土的力学特性。基于莫尔-库伦本构模型和强度折减法,利用FLAC^3D模拟水泥土桩劣化及改性对复合地基沉降和承载特性的影响。研究发现:地下水基本上为矿化度大于5 g/L的盐水,盐分以氯化物为主;盐的腐蚀作用会使水泥土发生劣化而强度降低;水泥土桩劣化会增大复合地基沉降,降低桩体承载能力;用矿渣微粉对水泥土桩改性可有效提高桩体承载能力、减小复合地基沉降。为此,在咸水区复合地基设计中,充分考虑水泥土桩的劣化效应是确保路基在全寿命周期内具有足够强度和稳定性的关键。     

高速铁路CFG桩筏复合地基现场测试研究

基于沉降控制设计理念,沪宁城际铁路路基试验段采用CFG桩筏复合地基。为探索其沉降控制机理和承载特性,对路基沉降变形、桩土应力分布、超孔隙水压力消散等进行了长期观测,获取了一些客观的数据。分析了路堤荷载作用下复合地基沉降、土体侧向变形、桩土应力沿路基横向分布以及孔隙水压力随时间变化规律,探讨了桩土应力比与荷载分担比变化规律。为CFG 桩筏结构在高速铁路软基处理中应用进一步理论研究与设计优化提供试验依据。     

基于非线性复形调优法的CFG桩复合地基优化设计

运用非线性复形调优法对CFG桩复合地基进行按沉降控制优化设计,得到了安全、经济的结果.提出的基于沉降控制理论的优化设计思想,对CFG桩复合地基的工程设计有一定的借鉴意义.     

长短桩复合地基在高速公路软基处理中的应用

为了研究长短桩复合地基在湖区软土地基处理中的适用性,针对湖区某高速公路软土地基采用的长短桩复合地基进行了现场试验测试研究,并与多组短桩、长桩及多桩复合地基的现场静载荷试验和对路基沉降量监测的结果进行对比.结果表明,单桩复合地基的极限承载力约为240kPa,大于设计值的127kPa;路基工后最大沉降量约1.31cm,说明处治效果良好,用长短桩复合地基处理湖区软土地基是可行的.     

深层搅拌桩复合地基优化设计与程序实现

通过对复合地基载荷试验实测数据分析和复合地基数值模拟,讨论了一种深层搅拌桩复合地基优化设计模型和方法.在分析其特点和设计要素的基础上,提出了通过设置最优桩长和桩间距来优化复合地基的算法,结合承载力、荷载压力、沉降量等指标和具体数值参数,对复合地基进行了优化设计,并通过程序和算例实现了这一算法,得到了一组满足地基承载力要求的最优化组合数据,达到了优化设计的目的.     

长短桩复合地基受荷性状的影响因素分析

采用大型有限元软件ABAQUS,对不同褥垫层模量、厚度、短桩模量及基础上不同的荷载对刚柔性长短桩复合地基的长桩与土的应力比、短桩与土的应力比、长短桩应力比、基础沉降的影响及其规律进行了分析.数值分析表明:垫层的存在增大了地基的沉降,可调节复合地基中桩土应力的分配;随着垫层模量的增加,长桩桩身应力增加,短桩应力减小;增加短桩的刚度,复合地基的沉降减少;随着基础顶面荷载的增加,桩土应力比增大,位移差也增大.结合武汉某住宅小区的长短桩静载荷的现场监测数据,分析了工程中长桩与土、短桩与土、长短桩应力比的变化规律.数值分析和现场监测数据分析结果可为该类型地基的设计和施工提供依据.