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。     

路堤下刚性桩复合地基的设计计算方法研究

路堤下刚性桩复合地基中填土在桩与桩间土之间发生了不等的沉降变形，导致路堤土产生拱效应；桩身受力分布随中性点的变化而改变，使得复合地基分层沉降和总沉降变形发生改变。根据土力学基本原理，结合已有刚性桩复合地基的桩、土压力、桩身荷载传递的研究成果，提出了刚性桩复合地基的设计计算方法，通过对工程实例的验证，计算结果比较合理,与工程实例实测结果吻合较好，可以满足工程设计需要。     

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。     

基于薄板理论的刚性桩网复合地基桩土应力比计算

 桩土应力比是反映刚性桩网复合地基工作特性的重要指标。根据刚性桩网复合地基的荷载传递特点,对其在路堤填土荷载作用下的桩土应力分担比进行研究。根据加筋垫层–桩–桩间土应力和位移连续条件,将加固区视为整体进行研究。结合加筋垫层的应力–应变特点,选用大挠度薄板理论模拟加筋垫层的受力和变形。考虑加筋垫层的真实边界条件,首先假定加筋垫层四角点简支其余位置自由并进行桩土应力比求解。在该假定基础之上,考虑桩土相互作用影响,通过功能原理推导出真实情况下刚性桩网复合地基的桩土应力比计算方法。采用室内足尺试验对计算方法进行验证,并综合分析褥垫层模量、桩间距、土体基床系数和桩径对桩土应力比的影响。结果表明理论计算结果与试验结果较为吻合,可为工程实践提供参考。     

刚柔性桩复合地基加固双层软弱地基现场试验研究

为研究路堤荷载下刚柔性桩对深厚双层软弱地基的加固效果及其桩土荷载传递规律,结合连云港港某铁路软基处理工程,采用带帽预制方桩和带扩大头的双向搅拌粉喷桩联合加固,对路堤填筑过程及预压期内地表沉降、桩土差异沉降、深层水平位移、超静孔隙水压力、桩土应力比以及桩土荷载分担的变化规律进行了分析。结果表明:载荷试验中复合地基桩土应力比随外荷载增加而增加;地基变形发生在填土期,预压期内沉降变形继续并逐渐趋于稳定;填土荷载向刚性桩及搅拌桩桩顶集中,刚性桩桩顶应力增长较快;面积置换率为22.2%的预制方桩(含桩帽)承担了56.2%的荷载,但其承载力只发挥了不到18%;面积置换率和土质条件是桩土荷载分担比的主要影响因素。     

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。     

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。     

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。     

基础刚度对刚性桩复合地基桩土荷载分担比的影响

结合甲醇储罐基础的现场试验,对不同基础刚度条件下的刚性桩复合地基桩、土承载力发挥系数和桩、土荷载分担比进行了研究。试验表明:基础刚度对桩、土承载力的发挥和荷载分担比具有显著的影响,在给定褥垫厚度、相同桩长、相同桩距条件下,基础刚度较大的桩承载力能充分发挥,柔性基础条件下桩间土承载力能充分发挥,桩承载力发挥很少。基础刚度较大的刚性桩复合地基的桩荷载分担比比柔性基础桩荷载分担比大,而柔性基础土荷载分担比比刚性基础土荷载分担比大。     

路堤下复合地基桩、土应力比分析

由于路堤由填土等散体材料组成，路堤下复合地基桩与桩间土之间的沉降不一致，导致填土内部出现相对垂直位移，应力状态发生变化。计算路堤复合地基桩、土应力比的方法及计算参数均与刚性基础下的复合地基不同。通过对复合地基上部填土的力学分析，推导出一个求解桩顶平面处的桩、土应力比的公式。该公式表明桩顶处桩、土应力比的大小与复合地基置换率，桩顶处桩，土沉降差，填土厚度，填土弹性模量等关系密切。最后，利用一个工程实例证明该公式的正确性。     

基于系统分析的桩网复合地基荷载效应定量评价模型研究

目前对桩-网复合地基的设计主要存在两点不足,一是计算路堤底桩土荷载分担时需要假设土拱高度,二是对桩间地基土反力的定量评价偏于保守。针对这两个问题,重点分析了路堤荷载作用下土拱效应与加筋薄膜效应,根据堤底桩土相对位移得到计算的土拱高度,推导土拱效应与薄膜效应共同作用下路堤荷载在桩与土之间的分配计算公式;考虑刚性桩桩顶与桩端位置的桩土相对位移以及桩周土对桩侧作用摩阻力存在中性点,根据应力、位移连续性条件,建立桩-网-土联合作用的桩承式加筋路堤的荷载效应计算模型并给出求解方法,通过3个工程实例对该方法进行合理性验证。结果表明,具备一定刚度的桩端下卧层时,采用本模型的计算结果与实测值比较接近,可为工程应用借鉴。     

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。     

刚性桩复合地基理论及其在广东地区的应用

针对目前刚性桩复合地基现行设计方法的不足,根据刚性桩复合地基桩土的荷载分担情况,通过桩身刚度、桩间土的刚度及桩顶砂垫层厚度等影响因素的分析,提出一种既考虑力的平衡、又考虑变形协调的刚性桩复合地基设计新方法。该方法在广东地区几个项目的应用结果表明:所提出的计算方法是合理可行的。采用刚性复合地基的沉降量与通常桩基础比较没有明显的差别。     

不同边载条件下刚性桩复合地基桩土荷载分担试验研究

本文通过室内模型试验,结合现场实测资料,对刚性桩复合地基在不同埋深条件下的桩土荷载分担特性进行研究。试验以边载模拟埋深,对不同边载条件下刚性桩复合地基中桩土荷载分担进行实测与分析,结合工程实测,探究不同埋深情况下复合地基的桩土荷载分担规律,得到认识如下:①埋深效应导致桩间土承载力提高,因此随着边载提高复合地基承载力增大;②边载增加,土荷载分担增加,桩荷载分担降低,桩的承载力发挥系数λ降低;③随着总荷载增加,桩荷载分担增速加快,在桩的承载力设计和桩身强度设计中应考虑相应安全储备。上述研究结果丰富了复合地基的理论,对提高复合地基的认识,具有积极的指导意义。     

缺陷桩对小型群桩-刚性网格复合地基荷载特性的影响分析

小型群桩-刚性网格复合地基是一种新型复合地基,由小型群桩、刚性网格和过渡垫层组成,具有荷载传递机制明确、可调节桩土荷载分担比、沉降均匀化以及边缘抗滑移和隆起等特点,在珠三角地区软土地基工程中得到了初步应用,具有推广使用价值。针对复合地基中出现缺陷桩情况,对变形和荷载特性产生的影响进行分析,采用有限元模拟方法对缺陷桩相邻桩顶荷载、网格梁荷载传递以及地基沉降的改变进行分析。结果表明,刚性网格具有对缺陷桩周围桩的荷载进行重新分配、改变桩土荷载分担比、并使沉降均匀化的作用。     

刚性桩复合地基的桩土应力比计算方法

刚性桩的桩体刚度比较大,承担较大荷载后桩身变形较小,其桩土应力比远大于半刚性桩的桩土应力比。刚性桩复合地基设计仍沿用半刚性桩复合地基经验设计,导致刚性桩复合地基设计过于保守,问题的关键在于如何准确确定其桩土应力比。基于刚性桩荷载传递规律、桩-土-垫层变形协调条件,综合考虑了桩体的上下刺入变形、桩侧正负摩阻、桩长、桩径、土性等影响因素,推导得到了刚性桩复合地基桩土应力比简化公式,并与刚性桩复合地基室内模型试验和现场实测结果进行对比分析,该公式便于工程应用,更有利于刚性桩复合地基定量化设计和计算沉降。     

桩承式路堤中的静动力土拱效应

为了从更深层次理解土拱效应的工作性状,在总结桩承式路堤土拱效应中等沉面、桩体荷载分担比等问题的基础上,比较了几种桩体荷载分担比的计算方法,阐述了动荷载在桩承式路堤中的传递机理,分析了土拱效应发挥程度对动应力的影响,最后给出桩承式路堤中动应力的计算方法。研究结果表明:等沉面与土拱高度可用临界填土高度进行归一化描述,临界填土高度与桩间净距呈线性关系;桩体荷载分担比的大小与工况有关,几种计算方法有各自的适用条件;陈云敏的计算方法与实测值拟合度较高;动荷载的传递也受土拱效应的影响,随着动荷载循环次数的增加,土拱效应存在先强化后弱化的现象。     

多桩型刚性承台下刚性长短桩复合地基载荷试验分析

通过两组四桩多桩型刚性桩复合地基现场载荷试验,分析了多桩型刚性长短桩复合地基桩–土应力、荷载分担及其发展变化的工作性状;基于复合地基桩土应力及加载过程中深层土体水平位移实测结果,讨论刚性桩复合地基的应力扩散角理论;讨论了多桩型刚性长短桩复合地基承载力采用应力复合法计算参数的取值方法。相关成果将有助于复合地基特别是多桩型刚性桩复合地基的理论研究和工程应用,同时表明进一步进行多桩型复合地基现场试验研究与工程实测的必要性与紧迫性。     

长短桩组合路堤桩荷载分担规律离心模型试验与数值模拟

采用离心模型试验和三维有限元法,探讨路堤荷载下长短桩组合路堤桩的荷载分担规律。共进行4组离心模型试验,得到不同桩长比时长桩和短桩的桩土应力比随分级加载过程的变化曲线,以及相应的长桩和短桩桩身轴力的传递规律。基于离心模型试验的基本参数建立三维有限元模型,采用Gibson地基模拟离心场中软土地基强度沿深度方向逐渐增大的特性。计算结果与离心模型测试结果的对比验证模型建立的合理性;并且进一步研究长短桩组合路堤桩应用于存在持力层时的层状地基中的桩土荷载分担规律。研究结果表明:随着荷载的增加,长桩分担的荷载逐渐增大,而短桩和桩间土分担的荷载逐渐减小,且都趋于稳定值;桩长比越大,长桩分担的荷载越大;存在持力层时的层状地基更有利于长短桩组合路堤桩加固效果的发挥。     

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。