桩体刺入全过程褥垫层的工作特性

褥垫层是复合地基的核心构成,能协调桩、土之间的差异变形。在桩体刺入褥垫层的过程中,褥垫层的工作特性在发生变化,这方面研究还较少见。通过室内模型试验,观测桩体刺入褥垫层不同深度的桩顶压力、桩顶位移量、褥垫层的变形等试验结果,来研究褥垫层的全过程工作特性,并分析桩间土压力、桩径等对褥垫层的影响。结果表明:在桩体刺入过程中,褥垫层存在压密变形、剪切变形、压碎变形3个阶段;桩间土压力对褥垫层的整个变形过程均有影响,在其他条件相同时,褥垫层抵抗的桩顶压力、褥垫层的承载厚度均随着桩间土压力的增大而增大;桩径对褥垫层的影响主要在压碎变形阶段,褥垫层的承载厚度随桩径的增大而增大,且基本呈线性增长。     

褥垫层对刚性桩复合地基承载性状的影响

褥垫层在刚性桩复合地基中起到协调桩土变形的作用,其厚度及变形模量等特性对刚性桩复合地基承载性状有较大影响,褥垫层关键参数值在工程常规值范围内变化时,复合地基承载性状有何影响并不清楚。为探讨褥垫层的厚度及变形模量在常规值范围内变化时对刚性桩复合地基承载性状的影响,结合工程实例进行了相关计算分析。结果表明,褥垫层厚度在100~500 mm之间及变形模量在40~140 MPa之间范围内变化时,对复合地基桩土应力比的影响较大,但对复合地基总沉降量的影响较小。另外,由于桩顶刺入褥垫层,桩身产生负摩阻力,负摩阻力对桩身承载有一定影响,但对复合地基总沉降量的影响有限,复合地基沉降计算时可以忽略其影响。     

模拟桩端为岩层的刚性桩复合地基承载性状试验研究

刚性桩复合地基具有提高承载力幅度大、控制变形能力强等优点,在工程实践中得到广泛应用。工程实践表明,在岩层埋置较浅的地区,也可采用刚性桩复合地基技术来提高地基的承载力。然而,由于桩端为岩层的刚性桩复合地基的理论研究较少,对该类刚性桩复合地基桩端持力层的选择存在不同认识。针对该问题,本文选用桩端为岩层的刚性桩与不同厚度褥垫层进行复合地基的承载特性试验研究。通过试验结果分析,证明了褥垫层对于刚性桩和土的荷载分配调节能力很强,通过合理设置褥垫层,能够使桩端为岩层的桩间土承载力得到发挥,保证桩土共同作用,从而使刚性桩与桩间土构成复合地基。本文研究成果可以深化人们对刚性桩复合地基的理论认识,为桩端为岩层的地质情况下选用刚性桩复合地基提供技术支持。     

高应力作用下CFG桩复合地基承载变形机制

为探究水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基在高应力下的承载变形机制,基于西安市高新区拟建场地CFG桩复合地基高应力现场试验建立数值模型并进行分析。结果表明:该场地CFG桩复合地基的极限承载力不小于1 666 kPa;褥垫层在高应力作用下发生破坏,其协调桩土共同作用能力降低;桩顶向上刺入褥垫层,荷载向桩顶集中,致使桩承担上部荷载的96.5%;桩间土发挥作用能力受限,复合地基相当于单桩承载;褥垫层的厚度与桩土应力比的增长呈现负相关;桩间土与桩顶的沉降差随着荷载的增加而增加,且随着褥垫层厚度的增大呈现先增大再减小的趋势;当单桩承载力满足要求时,为保证高应力下桩间土不因荷载过大而造成复合地基的破坏,应适当减小褥垫层的厚度,降低其流动补偿能力;所得结论可为CFG桩复合地基在高层建筑地基处理设计提供参考。     

复合地基褥垫层厚度的设计方法研究

从褥垫层受力和变形的角度出发,提出了一种求解复合地基褥垫层厚度的设计方法。首先,在前人工作的基础上,提出了临界桩土应力比、桩顶应力临界扩散厚度计算公式,由计算公式可以看出桩土临界应力比是置换率和扩散厚度的函数,与荷载水平无关。其次,垫层厚度等于桩顶应力扩散厚度与桩顶刺入量之和,分别给出了桩顶应力扩散厚度与桩顶刺入量的设计方法,桩顶刺入量是荷载水平的函数,荷载越大,刺入量越大,进而求解了垫层厚度。最后,将本文方法计算结果与复合地基载荷试验结果比对,结果比较接近,从而验证了本文计算方法的合理性。     

带褥垫层刚-柔性桩复合地基性状试验研究

为了研究带褥垫层刚-柔性桩复合地基这种新型复合地基桩土共同作用特征,在温州地区选择了一个采用刚-柔性复合地基的工程开展静荷载试验研究。在条形基础下抽取一根钻孔灌注桩(刚性桩)和四根水泥搅拌桩(柔性桩)进行刚-柔性复合地基静荷载试验,分析整个加荷过程中复合地基的承载变形规律。试验结果表明复合地基Q-s曲线呈缓变形,承压板底土反力分布呈现出中部大边部小的形态,土应力在桩端平面出现应力增大现象,复合地基中刚性桩、柔性桩桩顶均出现负摩阻力。另外,通过反分析方法确定本次试验中钻孔灌注桩、水泥搅拌桩和桩间土的承载力发挥度分别为0.97、0.73、0.99。     

桩顶与筏板多种连接构造方式工作性状对比试验研究

针对桩顶与筏板之间不同构造形式下的相互作用,对可压密土中刚性桩复合地基、常规桩筏基础和桩顶预留净空桩筏基础进行了现场模型试验,测量了筏板沉降、筏板内外不同深度地基土沉降、桩身轴力和桩间土反力,分析了不同荷载级别下筏板沉降、筏板内外不同深度地基土沉降、桩土荷载传递特性和桩土荷载分担比分布规律。与刚性桩复合地基和常规桩筏基础相比,对于桩顶预留净空桩筏基础工作性状,研究发现在桩顶与筏板接触前,桩顶预留净空桩筏基础工作性状与刚性桩复合地基相似;桩顶与筏板接触后,其工作性状与常规桩筏基础相似。试验条件下,桩顶与筏板之间接触、设置褥垫层、预留净空(或可压缩垫块)不同连接方式可显著影响桩间土的压缩及桩土相对滑移,对上述三者来说,桩身下部桩、土相对滑移量(桩端刺入量)依次减小。     

考虑负摩阻力的刚性桩复合地基中性面深度及桩土应力比计算

研究了刚性桩复合地基桩侧摩阻力在线性模式下中性面深度及桩土应力比的计算方法。根据刚性桩复合地基各组成部分的沉降变形关系,推导了垫层–桩–土的变形协调方程。考虑负摩阻力对桩土工作性状的影响,将桩侧摩阻力分布由试验曲线简化为线性模式,同时考虑桩顶刺入褥垫层,桩底刺入下卧层,结合桩土变形协调方程推导了中性面深度、桩顶平面桩土应力比、中性面桩土应力比的计算公式。分析了多种因素对中性面深度及桩土应力比的影响,结果表明:刚性桩复合地基的中性面深度比在0.15~0.35之间,中性面桩土应力比相比桩顶平面桩土应力比增大10%~40%。最后应用于某工程现场载荷试验和某刚性桩复合地基模型试验,计算值与试验值吻合较好。     

刚性桩复合地基变形特性离散元分析

采用离散元法(DEM)软件PFC2D模拟了刚性桩复合地基单桩模型试验,避免了之前广泛采用的有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)等连续体法在模拟刚性桩复合地基褥垫层时的不足,并基于离散元模型对刚性桩复合地基中桩体刺入量及地基的水平位移、竖向位移等变形特性进行了分析.分析结果表明:在桩顶处1/4椭圆形的区域内褥垫层颗粒...     

刚性桩复合地基渗流固结性能分析

基于饱和砂井渗流固结理论,推导了综合考虑褥垫层、桩、土模量的刚性桩复合地基渗流固结解析解。在ABAQUS中使用Modified Cam-clay模型和孔压单元模拟桩间土体,建立单桩复合地基有限元分析模型。计算结果与某高层结构刚性桩复合地基静载试验吻合较好,验证分析模型的有效性。使用该分析模型,研究褥垫层厚度、模量,桩长对刚性桩复合地基受力及固结变形的影响。结果表明：刚性桩复合地基固结速度远大于天然地基,固结速度随褥垫层模量增大而增大,随井径比减小而增大;结构施工过程中,地基固结沉降已基本完成;褥垫层模量的增大可减小刚性桩复合地基固结沉降,但褥垫层厚度及排水土层厚度的增加都会加大固结沉降。     

多元复合地基中桩土应力比的试验研究

通过对刚-柔性桩组合的多元复合地基模型在不同褥垫层厚度的静载荷试验所得的数据,分析了多元复合地基中桩土应力比、桩土荷载分担比随荷载的变化关系及不同褥垫层厚度对桩土应力的影响。试验结果表明:在刚-柔性桩组合的多元复合地基中,随着总荷载的增加,刚性桩分担的荷载百分比及桩土应力比均增加,而柔性桩及桩间土分担的荷载百分比均减小,随着褥垫层厚度的增大,刚性桩和柔性桩与土之间的应力比均降低,但刚性桩的桩土应力比减小的幅度比柔性桩大得多。     

刚-柔长短桩复合地基褥垫层优化设计

文章采用有限元方法对刚-柔长短桩复合地基性能进行了分析,通过改变不同褥垫层厚度,分析其对桩顶轴力、桩顶刺入量及荷载分担比等方面的影响;并针对开封地区地质情况提出合理的褥垫层厚度设计方法 ,为刚-柔长短桩复合地基在实际工程中的应用提供理论依据。     

褥垫层设计参数对刚柔长短桩复合地基的特性影响研究

本文对工程中常用的刚柔性长短桩复合地基在不同褥垫层设计参数下的工程特性进行分析,利用有限元方法分析了不同的褥垫层弹性模量、褥垫层厚度对刚柔性长短桩复合地基刚性桩、柔性桩的承载特性、桩土应力比、复合地基沉降等的影响。分析结果表明,刚性桩、柔性桩与土的应力比都随褥垫层弹性模量的增大而增大,随褥垫层厚度的增大而减小,沉降也随褥垫层弹性模量的增大而减小,随褥垫层厚度的增大而增大。根据分析,文中给出了褥垫层弹性模量和厚度的参考值,可为该类型复合地基的设计和应用提供参考。     

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。     

刚性桩复合地基桩端向下卧层刺入量计算方法

刚性桩复合地基桩端向下卧层刺入量的计算,是研究荷载传递规律和沉降的重要组成部分,能够完善复合地基沉降理论。为了研究桩体向下卧层的刺入变形,对下卧层等效单元体进行了受力分析,提出了关于桩端刺入量的计算方法,并对影响因素进行了分析。分析结果表明:刺入量随桩端桩土应力比和下卧层厚度的增大而增大,随下卧层压缩模量、内摩擦角和置换率的增大而减小。最后通过与试桩试验的实测结果进行比较,证明了本文计算方法的适用性。     

实体桩复合地基承载原理

实体桩指目前在地基处理中普遍采用的低强度混凝土桩、水泥土柱等刚性桩、半刚性桩、实体桩复合地基承载原理分为两种：被动上刺原理和主动下刺原理。复合地基由桩、桩间土及其上的褥垫层组成。上部结构通过基础将荷载传递给褥垫层,褥垫层根据桩、桩间土及其与褥垫层的共同作用,再分配给桩、桩间土。基桩承载力的大小受到群桩效应、负摩阻力等因素的影响。桩土应力比最终值是褥垫材料性能、厚度、应力状态、桩与桩间土刚度等的函数     

CFG桩桩土应力比及褥垫层厚度研究

通过CFG桩单桩及三桩复合地基原位试验 ,对CFG桩桩土应力比及褥垫层厚度进行研究。三桩试验的褥垫层厚度为 2 0cm ,试验加载为设计荷载的 2倍 ,加载至设计荷载时 ,桩间土压力为 2 30kPa ,大于原状土承载力 16 0kPa ,桩土应力比为 14 3,远远小于设计值 ,说明 2 0cm厚的褥垫层使桩间土的承载力发挥过大。CFG桩的反向刺入使天然土的承载力得以发挥 ,合理厚度的褥垫层应使桩土应力比接近计算值。试验研究表明 :褥垫层 5cm厚时的变形明显小于 2 0cm厚时 ,加载至 1 5倍设计荷载时桩头均未破坏 ,桩体的反向刺入均大于 1 5cm ,说明 5cm厚的褥垫层已足以使桩间土发挥作用 ,且有利于控制沉降     

刚性复合地基褥垫层技术

通过分析褥垫层在刚性复合地基中的作用,包括调整桩土应力,减小基础底面应力集中,调整桩、土水平荷载的分担等,说明了褥垫层是刚性复合地基设计的重要环节,必须合理选择褥垫层的厚度.     

CM桩复合地基及其工程应用

CM桩复合地基是在原有单一桩复合地基的工作机理、垫层效益、传力效应、应力分析基础上提出的一种新型复合地基。CM桩是由刚性桩、亚刚性桩与桩间土及褥垫层组成,通过交替布置C桩和M桩,桩顶铺设级配级碎石的褥垫层,形成优化的平面和空间刚度,形成桩间土的三维应力状态,提高桩间土的抗剪强度,进而提高地基土地基承载力。     

复合地基褥垫层的作用及其最小厚度的确定

褥垫层下复合地基桩间土的沉降大于桩体的沉降。由褥垫层的受力机理导出计算刚性结构层下褥垫层最小厚度的理论公式。