长桩对多元复合地基性状的影响探讨

通过对长短桩复合地基的有限元分析,探讨了长桩的变形模量、桩长对桩身轴力和复合地基沉降的影响,分析表明长桩的桩身应力表现出均匀向下传递荷载的特性,长桩的变形模量对复合地基沉降的影响不大;增加长桩的桩长可以有效减小基础承台的沉降和提高桩顶荷载.     

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.     

夯扩碎石桩单桩载荷试验数值模拟

对一初始直径0.76m、桩长5.05m的夯扩碎石桩单桩建立数值模型,精确模拟其夯扩和载荷试验分级加载过程,并对同一直径和桩长的未夯扩碎石桩进行了数值模拟以作比较分析。计算和实测的夯扩碎石桩桩顶和桩端荷载–沉降曲线吻合很好。未夯扩与夯扩碎石桩桩顶沉降比值在1.8～10.7之间,而两者的桩端沉降量都很小。未夯扩碎石桩桩身侧向膨胀比相同荷载下的夯扩碎石桩大很多。夯扩碎石桩桩身轴力沿深度衰减幅度较大;而未夯扩碎石桩当桩顶荷载较大时,由于桩身侧向膨胀增大,桩身侧摩阻力也随之增大,桩身轴力则表现为沿深度衰减幅度逐渐增大。     

黄土地基中大直径超长桩受力特性的非线性有限元分析

基于通用有限元软件ANSYS对黄土地基中大直径超长桩受力特性进行探讨,通过改变桩长、桩径和桩土模量比等因素对其承载性能与沉降变形特性进行了研究。结果表明:黄土地基中大直径超长桩基的荷载-沉降曲线呈缓变型,没有明显拐点,且改变桩长、桩径和桩土模量比等因素对其曲线形式影响较小。桩长、桩径和桩土模量比的改变对其极限承载力的提高和减小沉降的能力有所不同,因此在设计超长桩基时需综合考虑桩土模量及合理的长径比。     

长桩对复合地基特性的影响数值分析

利用有限元分析软件ANSYS建立长短桩复合地基模型,分析了长桩桩体模量与桩长变化对长短桩复合地基中长桩与短桩中角桩、边桩和中桩的沉降和应力特性的影响,为复合地基长桩桩体模量与桩长选择提供了依据,有利于复合地基的优化设计。分析结果表明:在长短桩复合地基中,长桩桩身应力最大应力点在桩顶下的某一深度处,在这个深度以上,桩身应力沿深度逐渐增大,在这个深度以下,桩身应力逐渐减小。短桩桩身最大应力点出现在桩顶处,桩身应力从桩顶沿深度减小。随着长桩桩体模量和桩长的增加,长桩、短桩的沉降也相应减小。长桩各桩体的应力随之增加,短桩各桩体的应力变化规律不规则。     

真空预压影响区安全措施有限元分析

分析了不同研究深度的沟、不同模量的桩、不同渗透系数的桩以及不同桩长等安全保障措施下真空预压对周围环境影响的效果。分析结果表明：挖沟可较有效地减弱真空预压影响区土体的水平位移与竖向位移；当桩土的模量比达到100倍以上之后，桩土模量比的增加对影响区的沉降基本上无影响；不同渗透系数的桩对影响区的沉降有一定的影响，随着桩体渗透系数的减少，影响区的沉降量有不同程度的减少；随着桩长的增加，影响区的沉降量随之减少。     

CFG桩复合地基有限元分析

结合工程实例,采用有限元分析软件对CFG桩复合地基特性进行研究,分析了桩间距、桩长径比、置换率等因素对沉降的影响。减小桩间距,CFG桩复合地基整体沉降减小的效果比较明显,但桩间距减小到一定程度,基础沉降趋于稳定;通过增大桩径来增加置换率对桩基础沉降影响不大;增加桩长有利于减小基础沉降,但超过一定程度,继续增加桩长,减小沉降的效果不明显;桩土模量比越大,基础沉降越小,但桩土模量比达到一定程度,基础沉降趋于稳定。利用CFG长桩控制基础沉降,同时利用碎石短桩提高承载力,长桩短桩结合利于实现技术与经济的有机统一。     

高铁桩网复合结构路基长期运营沉降模型试验研究

高铁路基沉降控制是保证列车安全性和舒适性的重要因素。随着高铁运营时间增长,软土地区高铁路基长期沉降问题越来越引起关注。针对京沪高速铁路徐沪段某试验段,开展了桩网复合结构路基长期循环动态加载物理模型试验,获得了路基沉降、桩土应力分担及桩身轴力分布的变化规律。试验结果表明:在初始1000次加载时,路基沉降随加载次数增加明显,之后达到稳定;桩上部位置土体变形大于桩身变形,桩侧呈现负摩阻力,中性点位于距桩顶约2/3桩长位置;桩身轴力随加载次数增加而增大,说明桩分担荷载增加,当达到4万次加载后,轴力随加载次数增加不再明显。     

短桩对多元复合地基性状的影响探讨

通过对长短桩复合地基的有限元分析,探讨了长短桩的短桩的变形模量、桩长对桩身轴力和复合地基沉降的影响。     

大厚度湿陷性黄土场地群桩基础负摩阻力分析

文中采用有限元仿真方法,分析群桩的桩土沉降、负摩阻力以及桩身轴力。结果表明,群桩的极限荷载承载力为45 kN,所有桩的桩周土沉降量均随着深度的增加而不断降低。当距桩顶深度小于20 m时,中心桩的桩周土沉降最小;当距桩顶深度大于20 m时,中心桩的桩周土沉降最大。浸水后的角桩、边桩和中心桩的摩阻力分别比浸水前高40%、38%、33%。浸水前,桩身轴力随着桩顶深度的增加呈现不断降低的趋势;浸水后,桩身轴力随着桩顶深度的增加呈现先增加后降低的趋势。距桩顶最远处,浸水后角桩、边桩和中心桩的桩身轴力均高于浸水前的桩身轴力。     

考虑固结群桩竖向应力相互作用的积分方程分析方法

采用Biot 固结方程,分别以等长和不等长两桩为分析对象,将受竖向荷载作用的桩土体系分解成半空间饱和扩展土和虚拟桩,基于竖向应变协调关系建立桩土相互作用的第二类Fredholm 积分方程,求解出不同固结状态时的桩身轴力分布。在等长两桩中,由于邻近桩的存在,桩身附加轴力主要分布于桩身20%～80%深度处,其影响程度随着桩间距的增加而减弱。进一步将等长两桩分析扩展至群桩研究中,分析表明：群桩效应引起了桩顶荷载的不均匀分布;土体固结对桩身内力分布也有一定的影响,固结后角桩承担的荷载有所下降。桩长不等时,长短桩之间的相互作用效应并不一致,表现为两桩桩顶承受相同荷载时长桩沿桩身附加轴力增加较短桩明显。最后,将不等长桩相互作用系数应用于群桩的优化分析中,在保证总桩长和桩基沉降基本相当的情况下,通过调整不同位置的桩长使得各桩受力趋于合理。     

软土地区抗拔桩受力性状的现场试验研究

通过温州软土地区3根抗拔桩的静载试验研究了抗拔桩的受力性状。试验结果表明,抗拔桩桩身轴力随着深度的增加而减小,在桩端处桩身轴力始终为零,即抗拔桩始终表现为纯摩擦桩性状。对于持力层是卵石层的抗拔桩,桩身拉伸量是桩顶上拔量的主要组成部分。桩侧摩阻力的发挥程度和桩土相对位移有着很好的对应关系。当桩土相对位移较小时,桩长范围内...     

深基坑悬臂双排桩支护的受力性状研究

采用大型有限元通用软件ABAQUS对双排桩支护的深基坑开挖进行模拟。研究地基土模量随深度增加的情况下,不同排距时的桩身侧移和土压力的分布,分析排距、桩长、系梁高度、桩间土以及被动区土体模量对桩顶侧移的影响。在各因素中,被动区土体性质的影响最为显著,而桩长、系梁高度的影响较弱。同时通过梁单元嵌固的方法考察桩身弯矩分布,并与平面单元模拟的结果进行对比,分析考虑和不考虑接触对桩顶侧移的影响。     

竖向荷载下桩身压缩和桩基沉降变形研究

随着我国建设规模的扩大,桩基础领域发展迅速,长桩基础被越来越多的工程所采用.工程实测表明,桩侧土模量较高的非软土地区,长桩静力试桩的荷载传递和桩身压缩性状与软土地区超长桩性状相似,长桩的桩身压缩量相当可观,计算中应予以考虑.目前的桩身压缩测试结果大都基于工程试桩所得,通过现场大型单、群桩模型试验,深入研究群桩基础承载力、桩身压缩和土体压缩沉降性状.主要研究内容如下:(1) 通过系统模型试验,研究单、群桩基础的承载力性状.群桩中基桩桩身轴力、侧阻力的分布形式因位置的不同而不同.群桩端阻表现出明显的沉降硬化效应,即随着群桩基础沉降的增大,端阻力都会有不同程度的提高,且在较小桩距条件下提高程度较大,在较大桩距条件下提高程度较小.(2) 工程实测表明,桩身压缩产生的沉降始于加载初期,并伴随加载全过程.桩侧土压缩模量较高的非软土地区,长桩静力试桩的荷载传递和桩身压缩性状与软土地区超长桩性状相似,长桩的桩身压缩量相当可观,计算中应予以考虑.(3) 群桩试验表明,桩间土的竖向变形在桩顶处最大,随着深度的增加,桩间土的竖向变形逐渐变小.桩间土除了产生剪切变形(桩、土相对位移)外,还出现压缩变形.(4) 同一荷载水平下,桩端以下土层的沉降值随深度的增加而减小,整体压缩主要产生在距桩端一定厚度的土层范围内,即土层距桩端越近,单位厚度土层的整体压缩量越大;同一深度处,土体整体压缩沉降值随荷载的增大而增大.(5) 当复合基桩分担荷载值一定时,大桩距群桩桩端整体压缩沉降值较小桩距群桩小;桩数多的群桩桩端整体压缩沉降值较桩数少的群桩大,这是由于群桩效应增强所致,即桩距一定时,随着桩数的增多,桩与桩之间的增沉效应增强.(6) 群桩桩端平面以下地基土,其整体压缩变形及压缩层深度因桩距的不同差异很大,即在P=Pu/2(其中,P为群桩承载力特征值,Pu为群桩极限承载力)荷载条件下,大桩距群桩基础地基土整体压缩变形及压缩层深度较小桩距小,这与粉土、软土中群桩试验的结果一致.(7) 研究了桩侧阻力分布模式对桩身压缩沉降的影响机制,给出了考虑不同侧阻分布模式时,桩身压缩系数的3个计算公式:ξe正三角=0.33α+0.67,ξe矩形=0.50α+0.50,ξe倒三角=0.67α+0.33其中zξe正三角,ξe矩形,ξe倒三角,为不同侧阻力分布模式下的桩身压缩系数,α为端阻比例.(8) 给出了小桩距群桩基础的沉降计算公式:s=ψn∑(i=1)σgzi-Esi△zi+se 其中,s为计算沉降值;ψ为沉降计算经验系数;σgzi为群桩各基桩对应力计算点桩端平面以下第i层土1/2厚度处产生的平均附加应力之和;Esi为第i计算土层的压缩模量,采用土的自重压力至土自重加附加压力作用段的压缩模量;.zi为第i计算土层的厚度;se为计算桩身压缩量.该公式可考虑桩身的压缩、桩数、群桩的几何特征、侧阻力分布模式、端阻比例等因素对桩基沉降的影响.(9) 基于目前规范中给出的压缩层厚度确定方法,通过压缩层厚度计算方案的比较,确定了压缩层厚度计算公式.(10) 在已有的考虑桩径影响Mindlin解竖向应力系数的研究成果上,给出了小桩距群桩基础的平均竖向应力系数的数值解,制作相应的数据表格,该表格可供相关的工程设计人员手算沉降量时使用.     

刚性桩复合地基沉降变形与影响因素分析

探讨天津软土地区刚性桩复合地基桩、土、垫层共同作用的特点,分析不同荷载作用下刚性桩复合地基桩土位移场及桩土应力比的变化规律;采用ANSYS有限元软件分析垫层模量、桩间土模量及桩间距等因素对复合地基沉降变形的影响。研究表明,桩间土模量的变化对刚性桩复合地基的整体沉降量影响较显著,复合地基的整体沉降量随桩间土体模量的增加而减小;桩间距是控制刚性桩复合地基整体沉降量的主要因素之一。地基沉降量随桩间距的减小而减小,但桩间距过小时,对减少刚性桩复合地基整体沉降量的作用并不明显。     

竖向荷载下斜桩承载变形性状及荷载传递机理试验研究

通过模型试验研究了竖向荷载作用下长径比为25时,不同倾角的斜桩的承载变形及荷载传递性状,并与竖向荷载作用下的直桩的承载变形及荷载传递性状进行了比较。试验结果表明:斜桩的桩顶沉降大于直桩的桩顶沉降,斜桩桩身倾角越大,斜桩的桩顶沉降超过直桩的桩顶沉降越多;斜桩桩身轴力均小于直桩桩身轴力,斜桩桩身倾角越大,桩身轴力沿深度衰减得越快;斜桩桩身弯矩主要发生在桩体上部1/2桩长范围内,且随着桩身倾角的增大而增大,桩身最大弯矩出现的位置与桩身倾角无关。斜桩桩侧平均摩阻力的分布与桩身倾角密切相关;斜桩最大桩侧平均摩阻力出现在桩顶下约1/5桩长处。     

粉砂地层中超长桩承载特性室内模型试验研究

通过室内模型试验,研究了粉砂地层中超长桩的荷载-沉降(Q-s)关系、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩身压缩、桩端阻力、桩土相对位移等承载性状及荷载传递规律。结果表明,超长桩的Q-s曲线为缓降型,与端承摩擦桩的Q-s曲线相似。随桩顶荷载的增加,桩侧摩阻力沿桩身分布逐步由一个峰值转变为两个峰值,桩身压缩主要发生在桩身上部,桩侧摩阻力随桩土相对位移增加基本符合双曲线发挥规律。桩端阻力随桩顶荷载增加变化可分为缓慢增长段、加速增长段和减缓破坏段,荷载较小时,桩端阻力与桩端位移基本呈线性关系,随荷载增大,桩端位移加速增长,极限荷载后,桩端出现刺入变形。     

塑料套管现浇混凝土桩倾斜对承载性能影响的模型试验研究

 通过模型试验研究竖直桩与倾斜角度为5°,8°,10°和15°倾斜桩的承载性能,分析倾斜对塑料套管现浇混凝土桩(以下简称TC桩)单桩承载力、桩顶沉降、桩身水平位移、桩身弯矩、桩身轴力及侧摩阻力和端阻比的影响。模型试验结果表明：(1) 当TC桩倾斜度不大于8°时,对承载力和桩顶沉降影响不明显,对于倾斜10°,15°的桩,承载力明显降低;(2) 倾斜桩桩身水平位移和弯矩主要发生于1/3桩长范围内,且均随着荷载和倾角的增加而增大;(3) 竖直桩及各倾斜桩的侧摩阻力随深度的增加呈先增大后减小的趋势,随着倾角的增大桩极限侧摩阻力的平均值略有增大,侧摩阻分担比较大;(4) 端阻力和端阻比基本随荷载的增加而增加,随倾角的增加而减小。采用Origin软件应用Sigmoidal函数拟合,得出模型桩极限承载力随桩体倾角的计算公式,并根据现场实测数据,给出现场应用时修正系数的取值范围。     

CFG桩复合地基在中国特色经济之窗中的应用

结合北京特色经济之窗工程实践,对CFG桩复合地基施工工艺及注意事项作了详细的介绍,并应用有限差分ABAQUS程序,对上部荷载、褥垫层厚度及模量、桩长和桩间土模量对地层沉降的影响进行分析,得到这些因素与沉降的内在联系,提出减小复合地基沉降的方法和措施。     

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。