桩-网复合地基技术的研究进展

综述了国内外有关桩-网复合地基技术的理论研究成果,在分析了现有常用的土拱效应理论、拉膜效应理论研究成果的基础上,总结了研究者目前对桩-网复合地基工作机理所达成的共识,以及理论研究的不足之处,并提出了有待研究的一些问题。     

砂桩复合地基室内模型试验研究

通过自行研发的试验装置,对砂桩群桩复合地基进行室内模型试验,得出砂桩复合地基的一些工作性状:砂桩复合地基的荷载沉降曲线特征、桩和土的应力特点、桩土应力比特点、荷载分担比曲线特征等。本室内静载荷试验模型虽然不能完全模拟现场砂桩复合地基的工作性状,但从定性上分析砂桩复合地基的工作性状是可行的。从试验结果可以看出,在处理粉细砂类土时,砂桩发挥的作用是比较显著的。     

高铁不同刚度桩网复合地基工作性状差异

结合沪宁城际铁路CFG桩网复合地基试验段和京沪高铁砂桩网复合地基昆山试验段,在现场试验断面埋置土压力盒、沉降计和孔隙水压计等监测仪器,获取地基沉降、桩和桩间土压力、孔隙水压等监测数据,对比分析CFG桩与砂桩网在高速铁路地基工作性状及工后沉降控制效果中的差异。分析结果表明：CFG桩网和砂桩网联合堆载预压均可满足高速铁路无砟轨道工后沉降控制要求,CFG桩网复合地基沉降总量与沉降速率均小于砂桩网复合地基,且收敛速度快;受桩刚度差异的影响,CFG桩网复合地基与砂桩网复合地基桩土应力规律存在较大差异,前者桩土应力比随着路堤填筑加载而增大,最终趋于稳定,后者桩土应力比随荷载增加先增大后减小,再增大,呈波浪形变化;CFG桩网地基超孔压消散速率远小于砂桩桩网地基的超孔压消散速率;在施工工期较短的情况下,与砂桩网复合地基相比,CFG桩网复合地基处理技术的工后沉降控制效果更优。     

多层加筋垫层刚性桩网复合地基的承载特性

为研究多层加筋垫层刚性桩网复合地基的承载特性,将设置有多层土工格栅的加筋垫层视为大挠度薄板进行分析,运用层合板理论,模拟多层土工格栅与碎石垫层之间的相互作用,建立加筋垫层抗弯刚度矩阵的计算方法。考虑刚性桩网复合地基的三维应力和位移边界条件,根据静力平衡条件,建立加筋垫层应力函数和挠度微分控制方程,并利用伽辽金方法进行求解。在此基础上,利用Winkler地基梁理论和大挠度薄板理论对桩土应力比和格栅拉力进行计算。最后,运用实际工程对计算方法进行验证,并综合分析格栅总层数、铺设间隔和位置等因素对桩土应力比及格栅拉力的影响。研究结果表明：理论计算结果与实测结果较为吻合;随着格栅总层数的增大,桩土应力比增大而格栅拉力降低,铺设2~3层格栅效率最高;随着铺设格栅间隔和底层格栅距桩帽距离的增大,桩土应力比降低,而格栅拉力增大。     

循环荷载下桩网复合地基受力变形模型试验研究

采用缩尺比例为1∶10的桩网复合地基模型,对循环荷载下软土地区桩网复合地基的受力变形特性进行试验研究。通过试验分析了循环荷载幅值、频率以及土工格栅层数对循环荷载下软土地区中桩网复合地基受力变形特性的影响,并结合曲线拟合方法探讨循环荷载下桩网复合地基中桩基的桩端阻力、桩侧总摩阻力与沉降变化之间的关系。研究结果表明：桩网复合地基沉降在循环荷载作用初期时发展速率较快,增加荷载幅值和频率会增大沉降,而上层格栅的加入能减小沉降。循环荷载下桩身轴力随桩深的增加先增大后减小,桩网复合地基桩身轴力随循环荷载幅值、频率和土工格栅层数的增大而增加。桩端阻力会随着地基沉降的发展而增大,桩侧总摩阻力则随着地基沉降的发展逐渐减小,不同荷载幅值、频率及土工格栅层数下桩网复合地基中的桩端阻力与桩侧总摩阻力随沉降的变化规律可分别用幂函数和多项式函数描述。研究结果可为软土地区高速公路设计与施工提供一定依据。     

循环荷载下长短桩桩网复合地基变形试验研究

通过长短桩桩网复合地基的模型试验,分析有、无土工格栅及不同幅值循环荷载下复合地基沉降、长短桩桩身应变及土工格栅应变的特性. 试验结果表明,土工格栅的加入会改善循环荷载下复合地基的整体性能. 复合地基沉降、桩身应变及土工格栅应变主要发生在循环荷载作用前期. 增大循环荷载幅值不仅会增大复合地基总沉降,还会加快沉降发展的速率. 复合地基的沉降与循环次数的关系可以用指数函数表示. 土工格栅的拉膜效应将部分荷载由桩间土传递到桩上,相比于没有土工格栅的复合地基,有土工格栅的复合地基中长短桩的应变更大,且此时长桩桩帽处的土工格栅会承受更大的拉力,应变相较于桩间土处更大;循环荷载下的长桩上部应变增量较大,下部应变增量较小.     

循环荷载下阶梯形变截面桩与等截面桩 复合地基承载性状研究

为探究循环荷载作用下,阶梯形变截面桩与等截面桩复合地基工作性状的差异,对阶梯形变截面桩与等截面桩的9桩复合地基进行室内模型试验,分析循环加载次数对阶梯形变截面桩与等截面桩复合地基永久沉降、桩-土应力比的影响规律,以及循环荷载作用下桩身应变的分布规律。研究结果表明:阶梯形变截面桩和等截面桩的沉降速率起初较大,随着加载次数的增加,沉降速率逐渐减小,并趋于稳定;在相同加载条件下,阶梯形变截面桩的沉降明显小于等截面桩,并且前者先趋于稳定。桩-土应力比随加载次数的增加而降低,降低的幅度开始较大,然后慢慢减小,并趋于稳定;在相同条件下,阶梯形变截面桩的桩-土应力比大于等截面桩的桩-土应力比,并且前者先趋于稳定。对于阶梯形变截面桩,在上下段各出现一个应变峰值,上段的应变峰值明显大于下段的峰值;而对于等截面桩,只出现一个应变峰值。     

垫层对复合地基桩土应力比的影响

从整理分析工程实测桩土应力比试验资料入手，阐述了桩土应力比与外部荷载及其桩土应力比与沉降之间的相互关系．研究了不同模量的垫层对桩土应力比及桩、土应力水平发挥的影响规律，对复合地基的优化设计具有一定的参考意义．     

碎石桩复合地基应力应变分析

在考虑性-土相互作用的基础上，根据桩-土侧向变形协调及竖向变形相等的条件，应用弹性理论导出了线弹性状态下桩体及桩周土的应力-应变关系，得出了桩体材料屈服时桩-土应力比的计算式；利用摩尔-库仑屈服准则导出了桩周土处于极限平衡状态时，桩体和桩周土竖向变形的表达式以及碎石桩极限承载力计算式，讨论了桩-土应力比与置换率及桩周土变形模量的关系，研究结果表明，用碎石桩加固软土地基，加固效果较好；但用碎石桩来加固土的变形模量大于8MPa的地基，加固效果不明显，对于碎石桩加固的软土地基，应按控制沉降量设计法代替传统的控制承载力设计法进行设计计算。     

刚性桩复合地基研究进展与若干问题探讨

介绍了刚性桩复合地基的研究现状，说明了该种复合地基的承载机理。给出了不同垫层厚度、垫层模量、不同桩长、桩间距、桩间土模量及桩端土模量对桩土应力比和沉降影响的变化规律，并指出了一些参数的取值问题及其它有待进一步研究的问题。     

加筋垫层对桩-网复合地基桩土应力比影响试验

由于加筋材料的拉膜效应,加筋垫层不仅加大了桩体承担荷载的能力,对上部路堤填土中的拱效应也有直接的影响。为了较好地研究加筋垫层对路堤荷载下桩-网复合地基桩土应力比的影响,设计了模型对比试验,分别对垫层底面和顶面的土压力进行了连续观测。结果表明,加筋垫层有助于桩-网复合地基桩土应力比的提高,尤其在填筑初期桩土应力比增长较快,并能进一步削弱上部路堤填土中的拱效应。因此加筋垫层可以提高桩-网复合地基桩的应力比,并且可以削弱上部路堤的拱效应。     

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.     

软土地基CFG桩复合地基沉降量的计算分析

从软基处理中沉降控制的重要性出发,利用现场试验路段和室内模型的沉降结果,分析软基处理中CFG桩复合地基沉降量理论计算方法,提出了目前复合地基沉降量计算中存在的不足,验证了考虑桩的刺入,并按实际荷载传递进行沉降量计算的适用性.     

半刚性碎石桩复合地基受力特性的研究

通过理论分析和工程试验，研究了半刚性碎石桩复合地基桩土荷载分担比，分析了半刚性碎石桩复合地基的分界桩土应力比和荷载分界点，证明了随着荷载的增加，桩分担荷载的比例呈现增大的趋势。计算了桩间土应力折减系数，发现荷载超过某一数值以后，桩间土应力折减系数保持在一个稳定的数值附近。     

控制差异沉降的复合桩基设计方法及有限元分析

目前以变形为控制条件的复合桩基设计理论是桩筏基础研究中的热点问题，而人为合理的调整地基土刚度和桩基支承刚度的方法是控制复合桩基差异沉降的有效手段之一。在考虑上部结构、基础和地基共同作用的基础上，利用有限元方法对竖向荷载作用下复合桩基的沉降进行了计算分析，讨论了设置变刚度垫层、改变桩长、桩径、桩距及布桩方式对基础差异沉降和内力的影响，对实际工程设计具有指导意义。     

长短桩在湿陷性黄土中作用机理的数值分析

针对郑西客运专线湿陷性黄土地基的工程特点,采用有限元方法对黄土地区路堤荷载作用下长短桩复合地基的作用性状进行分析.分析中,桩体与土体均采用理想弹性—塑性模型进行模拟,屈服准则采用D ruker-prager屈服准则,运用生死单元技术模拟路堤分级加载.采用"逐步缩进法"取值,分别研究桩体各参数对长短桩复合地基作用效果的影响,并分析其影响程度.分析结果表明:短桩对提高地基承载力的效果并不明显,主要用于消除上层湿陷性黄土的湿陷性;提高长桩变形模量可以有效地提高地基承载力减小基础沉降.因此,针对不同的地基土,优化长短桩桩型的选择,既可以达到处理要求,也可以提高经济效益.     

CFG桩复合地基的特性研究

阐述了CFG桩复合地基的变形模式和桩的侧阻分布特征,推导了下卧层为文克勒地基及桩—土的相互作用下CFG桩复合地基的沉降和桩土应力比的计算公式,并讨论了桩土应力比随桩长、桩间距和桩间土模量等因素变化的规律,计算结果表明,在竖向荷载作用下,桩土应力比随桩长的增大而增大,随桩间土的土体模量和桩间距的增大而减小.最后结合实例验证了本文所推导公式的合理性.     

复合桩基沉降计算方法研究

提出复合桩基沉降计算的最终应力法,包括简化应力调整法,压缩区域分解法和应力与沉降分解法,并给出了两个工程实例。工程实例的对比分析表明本文的沉降计算方法能够为工程设计提供合理的沉降量区间。     

半刚性碎石桩复合地基桩土应力比的研究

阐述了复合地基桩土应力比的计算理论，分析了半刚性碎石桩复合地基桩土应力比的工程实测结果，运用理论计算公式对半刚性碎石桩复合地基的桩土应力比进行了计算，并将两者进行了对比，在充分考虑桩间土应力折减的基础上，建立了一个新的桩土应力比计算公式。     

Stress Ratio-Strain Relation of Pile and Soil in Composite Foundation

A series of triaxial compression tests were arried out by means of composite-reinforced soil samples to simulate the interaction between soil and pile. The samples are made of gravel or lime-soil with different length at the center. The experiment indicates that the strength of the composite samples can not be obtained by superimposure of reinforcing pile and soil simply according to their replacement proportion. It also indicates the law for stress ratio of reinforcing column to soil. The stress ratio of reinforcing column to soil increases and reaches peak rapidly while load and strain is small. Then the ratio decreases. This law is in accordance with the measuring resuits in construction site.