树根桩单桩临界桩长讨论

树根桩不同于常规的桩基,它的长细比较大(一般大于30),具有很大的表面摩阻力,承载力主要由侧摩阻力承担。因此,在竖向荷载作用下,树根桩必然存在一个临界桩长。本文作者借鉴已有的研究成果,采用佐藤悟提出的荷载传递函数解析法,假定荷载-位移关系为理想的线弹塑性关系,分析了树根桩在竖向荷载作用下的荷载传递特性,并借用Esrig按临界状态原理分析得到的桩土界面上的桩侧阻力经验公式,推导出在竖向荷载作用下,树根桩竖直单桩在匀质土层中的临界桩长计算公式。该方法在树根桩设计时,可为单桩临界桩长的合理确定提供一定的理论依据。     

刚性基础下碎石桩复合地基临塑荷载的确定

为探讨碎石桩复合地基的承载力,从碎石桩的荷载传递和破坏性状出发,建立碎石桩复合地基的计算模型。基于半空间轴对称弹性理论及基本假定,考虑散体材料桩在荷载传递过程中的径向膨胀变形,根据桩土变形协调及桩土界面上径向应力平衡条件,得到桩土应力比的表达式。应用莫尔-库仑破坏准则,给出了碎石桩复合地基临塑荷载和临界荷载的计算公式。最后,与碎石桩复合地基极限承载力经典方法的计算结果进行对比,结果表明,计算所得的临界荷载十分接近。     

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。     

水泥土桩复合地基荷载传递及变形的原位试验研究

为了获得桩长、置换率等对水泥土桩复合地基荷载传递及变形的定量影响,在5组4桩群桩和5组9桩群桩复合地基的桩体内埋设应变计,在桩间土体内埋设深层沉降标,实测到4桩群桩和9桩群桩复合地基中桩体轴力分布、桩侧摩阻力分布和桩间土变形分布。发现置换率相同时,承台板宽度大,水泥土桩的荷载临界深度也大,桩侧摩阻力分布深度下移。承台板宽从1.0m增加到1.5m时,荷载临界深度由14倍桩长增加到18倍桩长。变形影响深度约为承台板宽度的(1.8～2.5)倍。最大摩阻力出现在承台下1.5m处,该处的竖向偏应力最大,桩体容易在这里破坏。增加桩长能有效减少沉降。荷载水平达到70%以后,变形影响深度下移不再明显。     

同场地扩底桩和直桩的对比研究

研究了4个场地的4组扩底桩与直桩的竖向静荷载对比试验。结果表明,场地1中桩身直径、桩长相同,桩顶沉降30mm时,扩底桩的桩顶荷载为直桩的5.5倍,桩顶荷载都为2700kN时,扩底桩顶沉降仅为直桩的1/22,扩底桩每多用1m3混凝土,极限承载力就提高1746kN;场地2中(短直桩桩长和扩底桩相当,长直桩比扩底桩长1.65m),桩顶沉降10mm时,扩底桩的桩顶荷载为短直桩的3.58倍,为直桩的1.70倍(虽然长直桩所处的持力层土性较强);场地3中各桩桩长相当,直桩直径较大,虽然直桩的混凝土用量为扩底桩的2.09倍,且刚开始加荷时直桩桩顶沉降比扩底桩大,但总的来说,扩底桩比直桩的承载力大,沉降小;场地4中如要充分发挥2桩桩长、直径相当,扩底桩底有0.2m厚的沉渣,两桩的荷载–沉降曲线很靠近,单桩承载力几乎相同,因此,扩底桩的高承载力就必须减小桩底沉渣。     

夯实水泥土桩承载机理及临界桩长的研究

根据夯实水泥土桩试验所得到桩身应力-应变关系和桩侧摩阻力与桩土相对位移的关系,运用荷载传递法结合Geddes公式对夯实水泥土桩的承载机理进行分析,探讨其临界桩长,分析桩身材料无侧限强度qu、桩侧摩阻力τu、桩的直径d对临界桩长的影响,并在此基础上提出夯实水泥土桩的临界桩长建议值。     

长短组合桩复合地基承载性状的试验研究

针对应用前景广阔的长短组合桩型复合地基,进行了承载性状的现场试验。通过对单一桩型复合地基和三组长短组合桩复合地基中桩土垂直受力特性试验数据进行整理、对比和综合,得到了组合桩复合地基中桩土应力、分担荷载比和桩土应力比等随总荷载的变化规律,提出了组合桩型复合地基承载力特征值新的取值标准、破坏模式和破坏标准。研究表明,随着总荷载增加,组合桩型复合地基的桩、土应力的增长率与桩、土的强度或承载力呈正相关关系;短桩的承载能力先于长桩得到发挥,长桩承载能力逐渐被调动;破坏模式受垫层的调节,桩间土先达到塑性状态,桩体承受大部分荷载增量,为组合桩型复合地基设计提供一定的理论依据。     

变刚度复合地基桩土荷载分担比研究

以模型试验为基础,对传统复合地基及变刚度复合地基在竖向荷载作用下的力学性状进行分析研究。通过11组模型试验,对改变桩长的单桩、群桩复合地基及变刚度复合地基在竖向荷载作用下的内力及变形进行了量测和记录,试验揭示了桩土相互作用、荷载传递过程、桩土应力比、荷载分担比等规律。试验结果表明,变桩长CFG桩复合地基受力更合理、造价低、更经济。     

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。     

非均质土层中钻孔灌注长桩竖向荷载传递模型及应用研究

针对大直径钻孔灌注长桩承载力分析的实际问题和工程评价需要,在大量桩基载荷试验资料基础上,提出适用于北京地区非均质互层地基钻孔灌注长桩的荷载传递分析方法。考虑层状非均质地基条件、桩长与桩侧土埋深、灌注桩后压浆等因素,改进荷载传递函数,并建立确定荷载传递参数的目标优化及预估单桩承载力的方法。通过对具体工程实例的应用分析,表明采用提出的荷载传递模型和参数优化方法,计算结果能够反映互层地基土层的单桩竖向荷载传递特征,确定单桩极限承载力的方法和得出的结果是可行和可靠的。     

高聚物碎石桩模型试验及数值分析

为了使新型的高聚物碎石桩在工程中的应用和推广,通过对3种不同高聚物密度的高聚物碎石桩模型分别进行了模型试验和有限元扩展分析,研究了其承载特性。结果表明:高聚物碎石桩的承载能力分别随着高聚物密度、桩长、桩径的增加而增加;在同一级桩顶荷载作用下,得到模型桩的桩侧摩阻力会随着高聚物密度的增加而增大;在相同高聚物密度下,得出桩径越大,桩端阻力的荷载分担比越小。另外,高聚物碎石桩的承载能力优于碎石桩和CFG桩。     

软土地基中组合桩水平受荷作用下的试验研究

组合桩为预应力混凝土桩插入水泥搅拌桩中而形成的新桩，为探讨该桩在水平荷载在用下的承载力和破坏模式，通过3根14.0 m长组合桩的水平载荷试验，实测得到该桩在水平荷载作用下桩与土共同作用下的工作性状和破坏特征，分析了组合桩受水平力作用时的临界和极限荷载、破坏模式、地基土的水平抗力比例系数以及桩帽对组合桩抗水平力的有利作用。为合理地评价组合桩的水平承载力，探讨组合桩在水平荷载作用下的计算方法：临界荷载法和转折点法，并给出计算公式。试验和分析结果表明：组合桩具有较好地抵抗水平荷载的能力，有桩帽的组合桩水平受荷性状优于无桩帽的组合桩，桩帽使组合桩由水泥桩和外侧的水泥壳之间相互分开的破坏模式变为外侧的水泥土和土之间分开的模式，保证组合桩在水平荷载下的完整性，用转折点法计算组合桩的水平承载力更为合理。     

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。     

水泥土垫层下CFG桩复合地基的桩土应力比研究

CFG桩复合地基水泥土垫层对桩土应力比的调节作用不同于砂石垫层的,有其独特的特点。以新建兰(州)新(疆)铁路第二双线DK821+600~DK821+900软弱盐渍土地基加固试验段作为依托工程,通过对试验段的1 m厚水泥土垫层下CFG桩复合地基的桩顶、桩间土不同部位的应力测试得出:在同级荷载下,桩顶不同区域的应力值,以桩中心区域最大,其次是桩边缘区域,再是二者之间的区域;桩间土上应力,离桩间土中心越近,应力越大;在各级荷载下,桩顶上的应力要明显大于桩间土上的应力;随着荷载的增大,桩土应力比逐渐减小。表明随着荷载的增大,荷载有向桩间土转移的趋势,桩土共同承担荷载的特征越来越明显。     

嵌岩桩的承载特性与计算模式的认识

嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的,在计算嵌岩桩承载力时,过去常忽略覆盖层的侧阻力,将嵌岩桩作为直接传递荷载给基岩的受压柱看待,荷载全部由桩端承担。本文通过对嵌岩桩的长径比大小、上覆土层特性、嵌岩段的岩性及成桩工艺(有无沉渣)等分析,得到嵌岩桩不一定是端承桩的概念,从而改变了人们对嵌岩桩承载特性的认识。即认为嵌岩桩的长度越长,长径比越大,上覆土层越硬、嵌岩深径比越大、嵌入岩体越深,嵌岩桩的承载性状越表现为摩擦型桩,而离端承桩也越来越远。并对现行的几种嵌岩桩承载力的计算模式进行了分析。     

长短刚性桩复合地基桩、土承载性状与厚径比相关关系试验研究

通过室内模型试验,实测得到了在等厚径比条件下,长短刚性桩复合地基长桩、短桩、桩间土的承载力发挥系数,得到了长桩、短桩、桩间土承载性状与厚径比的相关关系,长短刚性桩复合地基采用等厚径比,使长桩、短桩和桩间土承载力都得到充分发挥是很困难的,且短桩承载力发挥较长桩更为充分。在等厚径比试验结果基础上,对长短刚性桩复合地基变厚径比设计进行了研究探讨,认为长短刚性桩复合地基宜采用变厚径比设计,降低长桩厚径比、提高短桩厚径比,让长桩厚径比小于短桩。变厚径比设计可采用等褥垫厚度变桩径（长桩桩径取大值）或等桩径变褥垫厚度（长桩选用较薄褥垫）来实现。     

按桩顶沉降控制法确定水泥搅拌桩有效桩长

采用线弹塑性荷载传递函数 ,按桩顶沉降控制法确定水泥搅拌桩的有效桩长。分析了桩的刚度系数、桩端土持力层弹性模量与桩周土弹性模量之比值、桩侧极限位移、桩径及土的泊松比等因素对水泥搅拌桩有效桩长的影响。结果表明 ,除土的泊松比对水泥搅拌桩有效桩长的影响不明显外 ,其余因素均有一定或较大的影响 ,并与弹性理论法分析结论一致。在桩的刚度系数较大且整根桩都搅拌得较均匀而使得整根桩的强度较高的情况下 ,水泥搅拌桩有效桩长能超过 2 0m。     

按桩顶沉降控制法确定普通桩有效桩长

采用线弹塑性荷载传递函数 ,按桩顶沉降控制法确定深厚覆盖土层中普通桩有效桩长。对影响有效桩长的桩刚度系数等因素参数取值及荷载传递函数参数确定 ,进行了深入分析。从理论上较系统分析了各因素对普通桩有效桩长的影响 ,且分析结果与弹性理论法分析结论一致