基于减小筏板差异沉降的刚性桩复合地基试验研究

针对高层建筑筏板荷载分布特点,采用内密外疏布桩和仅在筏板中心布桩方式,通过现场缩尺(1:10)模型试验,完成了带上部结构无桩筏板和刚性桩复合地基筏板静载荷试验。分析了筏板沉降、桩端平面以下地基沉降和筏板外侧地面沉降、筏板下桩土反力分布、桩土荷载传递及桩土荷载分担比。研究了工作荷载下不同布桩方式降低筏板差异沉降的效果。     

极限荷载下桩筏基础共同作用性状的室内模型试验研究

利用自制模型槽,通过设计系列单桩带台与群桩的桩筏基础模型试验,研究了极限荷载下桩–筏板–地基土的应力与变形性状。试验结果表明,常规桩距桩筏基础极限荷载下表现出实体深基础性状;而大桩距桩筏基础,基桩先于板下土体达到承载力极限状态,后续荷载基本由板下土体分担,验证了塑性支承桩理论。加载过程中,桩–土的荷载分担比不断变化,6d及以上桩距时,桩达到极限荷载后即趋于稳定。利用桩的极限承载力的桩筏基础设计,应考虑极限荷载与工作荷载下桩–土荷载分担比的不同性状差别。桩间距越大,桩对土体的侧向位移的"遮帘作用"逐渐弱化,板下土体的位移特征趋于天然地基的特征,桩端平面以下土体应力受板下土体分担荷载的影响越明显,6倍桩距可视为常规桩基与复合桩基的分界点。     

逆作法复合桩基承载性能的室内模型试验

通过对单桩、两桩以及四桩的逆作法复合桩基室内模型试验,研究在极限荷载作用下逆作法复合桩基的荷载与沉降关系及桩、土荷载分担特性。试验结果表明:逆作法复合桩基的荷载-沉降曲线具有两个拐点,分别对应封桩结束并加下一级荷载时刻和基础破坏时刻;逆作法复合桩基封桩前的沉降量介于浅基础与复合地基的沉降量之间,桩不直接参与分担上部荷载,只起到改善土体刚度的作用;合理选择封桩时机可以控制桩、土的荷载分担比;封桩后基础总体刚度大幅度提高,基桩不但参与基础受力而且控制基础沉降;在基桩达到极限承载力之前,基桩分担了大部分复合桩基阶段的荷载,基础的沉降也得到了明显的控制;在基桩达到极限承载力之后,上部荷载又大部分由地基土承担。     

沉降控制复合桩基中桩长对桩土荷载分担比的影响

沉降控制复合桩基是地基土与桩共同分担外荷载、按沉降控制要求确定用桩数量的桩基。它不仅使施工质量得到较好保证,且地基处理费用也大大降低。以浙江象山县中心城区污水处理三期污水厂扩建工程中的脱氨（反硝化）深床滤池为对象,研究沉降控制复合桩基在混凝土滤池中的应用及桩土荷载分担比。分析表明：一定桩长范围内,随着桩长的减少,复合地基承载力随之减小,且幅度较大,桩分担的荷载显著减小,土分担的荷载几乎没有变化。     

素混凝土桩复合地基承载特性分析

通过两组试验得到了素混凝土桩复合地基桩土应力分布的一些规律。在试验荷载范围内,桩土应力比随荷载的增加而增大,实测最大荷载下桩土应力比大多在9～13之间,桩的荷载分担比可达0．7以上。试验证明素混凝土桩复合地基具有承载力高、沉降变形小的优点,具有良好的应用前景。     

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。     

两阶段变刚度桩筏基础工作机理研究

本文利用ABAQUS有限元软件,对天然筏板基础、常规端承型桩筏基础以及两阶段变刚度桩筏基础三种基础形式进行模拟。通过对比分析桩土荷载分担比、桩侧摩阻力以及三种基础筏板下地基土的沉降,研究三种筏板基础的工作特性,探讨并总结两阶段变刚度桩筏基础的工作机理。分析结果显示,两阶段变刚度桩筏基础工作机理介于天然筏板基础与复合桩筏基础之间,具有较明显的两阶段受力特性,能够充分发挥地基土的承载力,有效提高桩与土的共同承载能力。     

自适应位移调节下摩擦桩系列模型试验研究

 为深入研究设置位移调节器后桩筏基础桩土共同作用机制及变刚度调平效果,通过2组室内模型试验,对比分析摩擦型单、群桩在常规工况及位移调节下的工作性状。试验结果表明：(1) 单桩试验中位移调节器明显改变荷载传递规律,优先并充分发挥筏底土体承载能力,优化桩土荷载分担比,但是桩顶以下一定范围内存在负摩阻力;(2) 摩擦型群桩试验中使用位移调节器,可优化桩基支承刚度,充分发挥地基土承载力的同时顺利实现桩筏基础的变刚度调平,有效减小筏板差异沉降。试验成果可为进一步的理论研究提供试验依据。     

沉降控制复合桩基性状研究

复合桩基是从桩土共同作用出发,考虑桩与土间的荷载分配,由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基。以沉降控制复合桩基为对象,分析其适用范围、工作机理和设计方法。通过对合肥某住宅楼的工程试验,分别从筏板和承台内钢筋应力,筏板和承台下土体反力以及桩基反力几个方面分析了复合桩基的受力机制。     

摩擦端承桩复合桩基设计研究

提出一种摩擦端承桩复合桩基设计方法 ,即在剪力墙或柱下集中布桩 ,桩顶与筏板 (或承台 )间设置一定厚度的软垫或专用变形器。通过迫使桩间土先于桩顶发生沉降使其承担预定的荷载 ,随后增加的荷载则由桩、土共同承担。该法可充分发挥地基土的承载力 ,大幅度减少用桩量和筏板厚度及配筋 ,其经济效益明显优于常规桩基和复合地基。对其承载机理和变形特性进行了初步研究 ,得出了承载力和沉降近似计算公式 ,并成功应用于工程实践 ,取得了很好的经济效益     

按复合桩基机理工作的双垫层复合地基

针对传统复合地基内由砂石等透水材料构成的褥垫层在黏性土地基中出现的问题,通过设置刚性和柔性两个垫层,改变桩顶与基础之间的连接方式,形成新的双垫层复合地基。在竖向荷载作用下其受力特性与复合桩基相同,可充分发挥复合地基内桩的作用,显著减少基础的沉降;在水平荷载作用下,柔性垫层可保护复合土层内素混凝土桩的安全。双垫层复合地基承载力设计与传统褥垫层复合地基相同,可直接利用载荷试验资料,通过基础荷载与基础下桩和桩间土抗力相平衡的条件来计算复合地基的变形。     

长短桩桩基础与其它类型基础的比较分析

采用三维弹塑性有限元方法对全短桩、全长桩、长短桩复合地基和长短桩桩基础进行了比较分析。筏板分析采用弹性薄板理论,土体采用莫尔-库仑弹性-理想塑性模型,桩体采用线弹性模型,桩土之间接触面采用非线性弹簧模拟。针对不同基础类型,从沉降性状和桩顶荷载大小以及长短桩的桩身轴力分布规律方面进行了比较分析。得出长短桩桩基础的平均沉降小于全短桩基础和长短桩复合地基,但仍大于全长桩基础。长短桩桩基础中长桩的中性点位置比长短桩复合地基的要深一些,受到的负摩阻力稍大些。长短桩桩基础中短桩作用发挥要比长短桩复合地基的短桩充分,而且其长桩的最大桩身轴力相比也小。     

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。     

岩溶地区高层建筑刚性桩复合地基现场试验研究

某高层建筑建造于岩溶场地,采用刚性桩复合地基。在现场开展了大型坑下综合性原位试验,包括多项载荷试验、桩与土的应力测试以及沉降观测等。运用BOTDA分布式光纤技术,获得复合地基桩身应力及桩侧摩阻力连续分布曲线。基于试验数据,对复合地基的荷载传递机制、荷载分担变化与发展规律、桩与土承载力发挥状况等进行了分析,研究了土层注浆和桩底后注浆对复合地基承载力与应力分布的影响。研究表明：增强体采用非挤土置换成桩工艺,对桩间土具有加固效果;桩底后注浆对复合地基的加固效果主要体现在加载后期的较高荷载水平下;土层注浆在提高桩间土和复合地基承载力的同时,降低了桩、土相对刚度,总体上有利于发挥土的承载作用;土层注浆对桩侧正、负摩阻力发挥均具有作用,可减少荷载经桩传递产生的下卧层附加应力,有利于下伏溶洞的安全。根据研究结果,给出了采用土层注浆时复合地基承载力发挥系数的建议值。     

黄土塬地区大直径长桩承载性状与优化设计研究

 黄土塬地区桩基问题研究匮乏,依托陇东首栋超高层建筑,在试验桩身上布置混凝土应变计、钢筋应力计,承台底板下和桩端布置土压力盒,对原地基土、单桩基础和单桩承台基础分别进行现场原位载荷试验;利用ANSYS有限元软件对全短桩基、全长桩基及长短桩组合桩基在竖向荷载作用下的筏板沉降变形、地基土应力场与沉降变化进行分析。结果发现：(1) 黄土塬场地地基土夹层交互分布、湿陷性不连续,存在由非湿陷性黄土变成湿陷性黄土的可能,桩周土层对桩基内力传递与分布影响显著,桩身出现多个中性点,湿陷性土层下限深度确定更加复杂;(2) 各级荷载作用下,桩基Q-S曲线呈缓变型发展,表现为典型的摩擦型桩,桩身内力发挥具有异步性;试验加载至8 000 kN时,桩顶最大沉降为8.15 mm,单桩和单桩承台端阻力分别仅占桩顶荷载的4.8%和2.1%;(3) 单桩承台基础中承台底部实测反力呈倒“盆”形分布、边缘应力较大,桩–土–承台体系的承载性能优于单桩基础;桩基础设计时,可结合经验以承载力和最大允许变形量进行控制,提高桩身线刚度抵抗自身压缩变形,减小桩基上部沉降;(4) 长短桩组合桩基础充分利用与发挥了长桩控制沉降的作用与地基土浅层承载的能力,减少了长桩数量,节省了桩基造价,值得进一步深入研究。     

变刚度布桩复合地基模型试验研究

以模型试验方法研究了变刚度复合地基的承载特征、沉降分布、变形影响范围、桩土荷载分担比及基桩荷载传递特性。试验数据表明:在荷载较大的核心筒区密集布桩而在荷载较小的边角区稀疏布桩或不布桩,能有效地减少基础沉降差,同时减少基桩工程量,复合地基筏下布桩的平均桩顶反力应小于基桩的单桩极限承载力以保证基础总体沉降满足安全要求。     

长短桩组合桩基础模型试验及承载性能分析

长短桩组合桩基础作为一种新型的桩基形式,对其承载性状、工作机理的研究很有必要。本文在室内模型试验的基础上,对长短桩组合桩基础的荷载与沉降的关系、桩身侧摩阻力分布、桩身内力以及长短桩组合桩基础中长桩和短桩承载性状发挥状况等问题进行了分析,得到了一些规律性的、有价值的结论。     

用于调整差异沉降的预留净空桩筏基础模型试验研究

预留净空桩筏基础是一种新的利用桩土相互作用的形式,可用于调整建筑物筏板–桩–土相互作用和减少差异沉降。进行了砂土中常规桩筏基础和桩顶预留净空桩筏基础的模型试验研究。分析表明:在相同荷载作用下,在试验条件下,相对于常规桩筏基础来说,预留净空桩筏基础的实质作用在于可使桩间土压缩提前发生,显著提高桩间土分担荷载的比例,在可压密土中可强化桩土相互作用,桩端刺入量显著下降,使得桩土更趋于整体沉降。预留净空桩筏基础可有效利用土的承载力,减小桩顶应力过分集中,且对桩端阻力有显著的强化作用。     

自适应调节下广义复合基础设计方法与工程实践

差异沉降是导致基础内力和上部结构次应力增大、基础板厚与配筋增加的根源,因此,保证筏板的零差异沉降是建筑物结构体系保持最优状态的根本措施,而实现这一措施最有效的方法就是合理布置与调整地基与桩基的支承刚度。另外,端承桩基础如何充分利用良好的地基土承载力仍然是桩土共同作用理论应用的一大难题。为此,专门研制了置于桩顶的变形调节器,并报导了它的构造和工作特性,通过它对桩土支承体系支承刚度进行人为干预下的自适应调节,提出了广义复合基础的设计方法。一项工程实践表明:本方法不仅成功解决了上述问题,而且取得了良好的经济效益。