柔性桩承式加筋路堤桩土应力比分析

针对柔性桩承式加筋路堤,建立了路堤–网–桩–土相互协调共同工作的荷载传递模型,通过改进的路堤荷载传递模型和假定的柔性桩侧摩阻力分布模式分析了路堤土拱效应和桩土相互作用,根据平衡条件推导获得了新的可以考虑土拱效应、拉膜效应和桩土相互作用三者耦合条件下桩土应力比及桩土差异沉降计算公式。通过工程实例的分析计算,验证计算模型的合理性,并分析了各因素与桩土应力比的关系。结果表明：网上、下桩土应力比均随路堤填土内摩擦角的增加先增大后减小,随桩体压缩模量、路堤填土压缩模量的增加而增大,随桩间土压缩模量、桩间距的增加而减小,且网下桩土应力比大于网上桩土应力比;网上桩土应力比随土工格栅抗拉强度的增加而减小,网下桩土应力比随土工格栅抗拉强度的增加而增大,网上、下桩土应力比差随土工格栅抗拉强度、路堤填土重度和填土高度的增加而增大。桩土应力比和桩土差异沉降理论计算值与工程实例实测值对应较好。     

路堤荷载下复合地基加固区压缩量的解析算法

在假设的位移模式下,考虑桩土相互作用,通过力学推导,得到了路堤荷载下复合地基桩侧摩阻力和加固区桩间土压缩量的解析表达式,并获得了桩土应力比的解析表达式。进行复合地基沉降计算时,可按本文建议的方法计算加固区桩间土的压缩量。     

CFG桩-筏复合地基桩土应力比解析式研究

对荷载作用下CFG桩复合地基的变形特性进行了分析,在此基础上探讨了桩侧摩阻力与桩土相对变形的关系,引入＂等沉面＂概念,假定桩与桩间土均是理想线弹性体,桩侧摩阻力沿桩长直线分布,进而根据桩-土-垫层变形协调条件,推导得到CFG桩—筏复合地基桩土应力比计算新公式。应用所得公式对复合地基现场试验条件下的桩土应力比进行了计算,计算结果与试验结果和有限元计算结果较为接近。     

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。     

刚-柔性组合桩技术及承载力计算方法研究

刚-柔性组合桩是一种在大直径柔性桩内插入刚性桩共同承受上部荷载的软土地基处理技术。刚-柔性组合桩可以根据软土地基中的软土深度与持力层层顶起伏变化选择合适的桩长组合,以达到提高复合地基承载力目的,同时可有效的控制地基总沉降和差异沉降,可有效降低"桥头跳车"问题的发生。基于对刚-柔性组合桩加固机理分析,提出了一种新的承载力计算方法-改进别列赞夫刚-柔性组合桩桩端极限承载力计算方法,该方法考虑了路堤上覆荷载、桩侧摩阻力在地基内产生附加应力的影响,并参照《建筑桩基技术规范》,合理了考虑桩端持力层阻力、桩侧摩阻力的影响,进一步完善了刚-柔性组合桩单桩极限承载力计算方法。     

谈路堤荷载作用下碎石桩复合地基的工作性状

通过对某高速公路路堤下碎石桩复合地基的长期观测,讨论了路堤荷载下碎石桩复合地基的工作性状,研究结果表明:在路堤下采用碎石桩复合地基能很好的控制整体沉降和固结速率;碎石桩上部会产生负摩阻力,中性点位置位于地面以下0.2倍左右桩长处;碎石桩的桩土应力比介于柔性桩和刚性桩之间。     

路堤荷载下现浇X形桩复合地基承载特性数值分析

以江苏省南京长江第四大桥北接线工程N1标段现浇X形桩软基加固段为工程背景,建立了路堤荷载作用下现浇X形桩复合地基数值分析模型,开展了现浇X形桩复合地基承载机理的分析,并采用现场实测沉降曲线验证了分析方法的合理性.就填土期和运营期地基土固结对现浇X形桩桩身轴力和桩侧摩阻力的影响进行分析,探讨了褥垫层模量、褥垫层厚度、桩体模量、桩端土模量对桩身轴力、桩侧摩阻力和桩土应力比的影响.结果表明:随着路堤的填筑和地基土的固结,桩土应力比先快速后缓慢增加并逐渐趋于稳定,中性点逐渐下移;褥垫层模量和厚度的增加对调节现浇X形桩桩土应力分配有明显的作用;由于现浇X形桩为摩擦刚性桩,桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承担,桩端土模量和桩体模量对桩身轴力和中性点位置的影响较小;路堤荷载下现浇X形桩的桩土应力比可在30左右,褥垫层模量建议取为20～50 MPa,厚度为30～50 cm.     

CFG桩复合地基处理高速公路深厚软基试验研究

通过现场观测,深入研究路堤荷载作用下CFG桩复合地基的各项性状,表明,CFG桩具有竖向增强和换功能,能大幅度提高地基刚度,减少地基沉降;褥垫层能调整桩土的应力分布,使桩土共同承担上部荷载;由于桩体强度高,桩体应力集中现象明显,桩土应力比可达20-25;负摩阻力的存在导致CFG桩身应力分布出现"中性点",位于桩长的0.5～0.6倍处.CFG桩在整个桩长范围内均能发挥桩侧摩阻力,桩长范围内沉降变化较为平缓,下卧层压缩量在总沉降量中的比率较大.     

基于弹塑性简化模型的摩擦桩单桩沉降分析

在分析摩擦桩桩身荷载传递规律和桩侧摩阻力的分布的基础上,根据桩土之间是否滑动,把整个桩土界面划分为弹性区和塑性区,建立了弹塑性桩土简化模型,并给出了桩侧摩阻力的计算公式。采用Mindlin解计算侧摩阻力在土层中产生的附加应力和沉降,根据桩体平衡条件和在无摩阻力区桩土位移没有相对滑动趋势条件,推导出计算单桩沉降公式。计算结果表明,相对传统的弹性解,该方法具有更高的精度。     

刚性桩复合地基沉降的简化计算

以刚性桩复合地基应力场试验结果为基础,考虑负摩阻力的影响,将垫层视为弹性体来考虑垫层压缩和桩刺入对沉降的影响,分别应用Geddes解和Boussinesq解计算桩身荷载和桩间土荷载在地基中产生的竖向应力,得到刚性桩复合地基沉降的简化计算方法。     

Y形沉管灌注桩复合地基荷载变形特性

 Y形沉管灌注桩是根据国外先进的Y形桩设计理念结合国内传统沉管灌注桩的施工工艺研制出的一种新型沉管灌注桩。结合Y形沉管灌注桩在某高速公路桥头软基加固中的应用,根据理论计算和现场静载试验,得出同等截面积的Y形桩比圆形桩的侧表面积增加了50%左右,证明Y形沉管灌注桩侧摩阻力可以显著提高,从而在等工程量的前提下可以大幅提高桩基的承载能力;根据其工作机制分析,表明Y形桩是一种以摩擦为主的摩擦桩或端承摩擦桩。通过现场监测,对Y形沉管灌注桩复合地基的桩土应力比、表面沉降、土体侧向变形等变化规律进行研究,并分析桥头软基加固效果;监测资料和现场静载试验表明,Y形沉管灌注桩复合地基具有承载特性好、可显著减小地基的沉降量、路基工后沉降小的特点。根据技术经济比较,表明Y形沉管灌注桩比其他复合地基方法有一定的优势,具有施工质量可靠、加固效果显著、经济合理的特点,可以在同类工程中推广应用。     

路堤下钉形搅拌桩复合地基性状的数值分析

针对国内水泥土搅拌桩存在的问题,介绍一种新型水泥土搅拌桩——钉形搅拌桩,在现场试验的基础上通过三维数值模拟对路堤荷载下钉形搅拌桩和常规搅拌桩复合地基的工作性状进行对比分析,结果表明:在其他条件相同的情况下,由于钉形搅拌桩的扩大头作用,钉形搅拌桩的桩体荷载分担比高于常规搅拌桩,而相同深度加固区上部的桩身负摩阻力小于常规搅拌桩;钉形搅拌桩复合地基加固区上部的土体附加应力小于常规搅拌桩复合地基;与常规搅拌桩相比,钉形搅拌桩不仅能有效减小复合地基地表桩、土沉降、坡角侧向位移,更重要的是可以有效减小地表桩土差异沉降,防止发生桩顶向上刺入破坏,不需在顶部设置加筋及垫层。     

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。     

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。     

筒桩桩承式加筋路堤现场试验研究

为了进一步明确筒桩桩承式加筋路堤的工作机制,在广州绕城高速公路九江—小塘段进行现场试验。试验结果证明,筒桩单桩竖向承载力大,均以刺入方式破坏,并且筒桩单桩复合地基承载力大,沉降小。筒桩桩承式加筋路堤荷载传递机制主要受"土拱效应"和"拉膜效应"控制,桩土应力比随路堤荷载以及桩顶与桩间土之间沉降差的变化而变化。路堤荷载下筒桩复合地基,总沉降小,桩帽上和桩间土上的土体存在沉降差,沉降差的发展可以反映土拱效应的发挥程度。另外,路堤荷载在地基土中产生的超孔隙水压力很小,且随深度迅速减小,地下6.0m处超孔压已接近0。路堤侧向变形小且随深度迅速减小,最大侧向变形发生在地下3.0～4.5m处。     

附加应力法计算刚性桩复合地基路基沉降

部分刚性桩复合地基路基实际沉降超过计算沉降的重要原因之一是现有沉降计算方法存在严重缺陷。在分析桩土沉降关系和桩土作用的基础上,提出了路堤下刚性桩复合地基沉降计算新方法——附加应力法。首先根据桩土作用计算桩土附加应力,然后采用分层总和法计算复合地基沉降。经工程实例验证后,利用附加应力法研究了桩长、桩间距、扩底、桩帽等因素对路基沉降的影响,并与现行方法计算的沉降进行对比。分析表明:附加应力法可以考虑单桩竖向承载力、桩帽转移荷载能力、桩土相互作用等因素的影响,计算沉降与实测沉降接近;利用桩帽将路堤大部分荷载转移到桩顶可以有效减小路基沉降;扩底比桩长加大更经济合理;按"强桩、大间距、大桩帽"原则设计的复合地基比密桩复合地基更经济合理。     

现浇X形桩复合地基静载荷试验研究

结合南京市桥北污水处理厂软土地基处理工程,开展了现浇X形桩单桩、单桩复合地基和多桩复合地基的静载荷试验研究,现场测得其荷载-沉降关系曲线、桩身轴力与桩侧阻力、桩土荷载分担与桩土应力比、桩侧阻力与桩端阻力的分布规律,重点论述分析了多桩复合地基竖向承载力的变化特性和规律。试验研究结果表明:X形桩单桩承载力、单桩及多桩复合地基承载力均符合设计要求;布桩间距、布桩方式及桩长是影响单桩复合地基承载力的主要因素;多桩复合地基的受力特性及变形规律与单桩复合地基基本相同;多桩复合地基桩侧阻力的整体分布规律符合传统圆形桩特点,且中性点位置在桩长的1/4～1/3处;在满足设计要求时,桩土荷载分担比例桩约为63%、土约为37%,桩土应力比约为27;桩的最大侧阻力值是桩承载力值的73.2%,具有典型的摩擦桩的特性。试验研究成果为X形桩复合地基在市政构筑物软土地基处理设计和施工应用提供了可靠的参考依据。     

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。     

CFG桩复合地基桩土应力比试验分析

对CFG桩复合地基进行了现场堆载监测和载荷试验,并对两者试验结果进行了分析。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,半柔性荷载条件下的复合地基的桩土应力比载荷板刚性荷载下的桩土应力比小,半柔性荷载条件下的复合地基,在沉降过程中,桩和桩间土的沉降存在差异性。