对“基于减小筏板差异沉降的刚性桩复合地基试验研究”讨论的答复

<正>刘滔博士等关于"基于减小筏板差异沉降的刚性桩复合地基试验研究"的讨论,本人读后进行了认真思考。对所提问题,给出本人一点拙见,不妥之处,敬请指教。     

关于“基于减小筏板差异沉降的刚性桩复合地基试验研究”的讨论

<正>刘冬林博士等在《岩土工程学报》2007年第4期发表的"基于减小筏板差异沉降的刚性桩复合地基试验研究"(以下简称"原文")引起笔者极大的兴趣。在很多人热衷于进行计算机模拟的今天,他们能脚踏实地的进行这些艰苦复杂的试验工作,实在是难能可贵。由于笔者对这一研究工作感兴趣,就认真地多读了几遍,也就发现了一些想讨论的和笔者没能弄明白的问题,提出与原文作者讨论和请教。     

刚性桩复合地基应用实例

针对传统的桩基基础设计，提出在一定条件下，采用刚性桩复合地基，可充分利用天然地基土承载力，提高桩间土荷载分担比例，减少桩的用量。     

基于有限元的刚性桩复合地基优化设计

将采用美国CSI公司开发的通用有限元结构分析程序SAP2000对刚性桩复合地基进行计算分析。采用基于有限元分析的整体刚度+面弹簧法对筏板基础进行内力及变形分析。通过调整筏板厚度和群桩的布桩方式来调整筏板内力。结果表明,通过调整筏板厚度和群桩布桩方式可以使筏板内力在满足冲切要求的条件下,达到一个最小值,使得配筋量最优。     

高速铁路CFG桩筏复合地基沉降特性试验研究

对京沪高速铁路CFG(Cement Fly-ash Gravel)桩筏复合地基进行了现场试验研究,实测了桩顶、两桩中心、四桩中心处桩间土体的沉降值及路基面沉降值,深入分析了桩顶、两桩中心、四桩中心处桩间土体的沉降及路基面沉降随荷载和固结时间的变化规律,对CFG桩筏复合地基的沉降特性进行深入研究,得到以下主要结论:沉降主要发生在加载期间,即沉降快速发展阶段,期间桩顶、桩间土沉降均占总沉降的60%左右;CFG桩加固区沉降约占相应总沉降的1/4,下卧层沉降约占3/4;路基面沉降曲线成锅形分布,路基中间沉降量较大,路基两侧较小;地基沉降—荷载—时间规律可分为3个阶段,即沉降快速发展阶段、沉降发展阶段和沉降基本稳定阶段;超载预压对于减少工后沉降是必要的,预压3个月后,地基沉降基本上趋于稳定,路堤的预压静置时间应不小于3个月。     

刚性桩复合地基与复合桩基工作性状对比试验研究

针对高层建筑筏板荷载分布特点,采用内密外疏布桩方式,通过现场缩尺(1:10)模型试验,完成了带上部结构的复合地基与复合桩基载荷试验,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、桩身轴力和侧摩阻分布及桩土荷载分担比,研究了工作荷载下复合地基与复合桩基的工作性状。与复合桩基相比,得出复合地基总沉降大、差异沉降小、桩端平面以下沉降小、桩上段存在负摩阻、桩间土荷载分担比大、桩荷载分担比小的试验结果;复合地基可以更好地调动浅层地基土承载力,而复合桩基则能更好地调动深层地基土承载力,所得结论可为进一步理论研究及工程设计提供有益参考。     

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。     

刚性桩复合地基沉降计算方法

 基于原状土切线模量法,对刚性桩复合地基的沉降计算提出一种新的沉降计算方法。该方法用切线模量法分别计算基础下土体和刚性桩的荷载–沉降过程曲线。依据共同作用时桩和桩间土的沉降相等的条件,对土体和刚性桩的荷载–沉降过程曲线进行复合得到刚性桩复合地基的荷载–沉降过程曲线,则刚性桩复合地基的沉降可以根据其荷载–沉降曲线得到。对于有复合地基的载荷试验的情况,提出直接利用其试验曲线建立复合地基的双曲线切线模量方程,利用该方程计算实际基础的沉降。通过工程实例表明,新的沉降计算方法具有较好的精度。     

刚性桩复合地基沉降计算分析

分析了刚性桩复合地基沉降机理,运用刚性桩复合地基复合模量进行沉降计算,并与实际单桩复合地基的试验值进行比较,得出运用复合模量法计算刚性桩复合地基沉降的合理性。     

水泥土桩复合地基桩土分担荷载的试验研究

本文结合水泥土桩复合地基载荷试验, 现场量测了桩顶反力、桩间土反力, 分析了复合地基的桩土应力比、桩体应力集中系数、桩间土应力减小系数,并对复合地基中桩土分担荷载的特性进行了研究。     

高层建筑应用长-短桩复合地基的现场试验研究

对采用带垫层的长-短桩复合地基的1幢14层小高层建筑,在建造和使用过程中观测了长桩、短桩和地基土的受力状况以及基础沉降的变化,并由此分析了长-短桩复合地基中的桩-土荷载分担特性、桩-土共同作用机理和荷载-沉降特性,所得结论可为进一步的理论研究及工程设计提供有益的参考依据。     

刚性桩复合地基模型试验研究

通过刚性桩复合地基群桩(桩数3×3)模型试验,对不同垫层厚度刚性桩复合地基的变形特性、不同桩位桩体和桩间土的受力特性进行测试,并对桩土应力比和荷载分担比等反映桩土共同工作性能的指标进行分析,得出了刚性桩复合地基的承载特性和变形规律。结论可为刚性桩复合地基的优化设计提供依据。     

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。     

基于最小差异沉降的桩筏基础优化

将桩筏基础的差异沉降共同作为优化目标函数,并首次采用筏板变形后表面梯度的欧拉范数平方的积分对其进行数字化.丁程算例表明以差异沉降最小为目标的"外弱内强"的布桩方式大大降低了差异沉降,改善了筏板受力,并减小了筏板的配筋量,从而使桩筏基础的造价大大降低.     

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。     

PTC型控沉疏桩复合地基试验研究

为了了解高填土路堤下PTC型控沉疏桩复合地基作用机理,掌握PTC型控沉疏桩复合地基沉降变形、承载特性、荷载传递、桩土应力比及桩土间相互作用等力学性状,进行了PTC型控沉疏桩复合地基足尺现场试验研究,得到了一系列有益的结论。试验结果能够为PTC型控沉疏桩复合地基理论研究提供合理依据,并对其优化设计起指导作用。     

带帽桩复合地基复合桩土应力比的计算及影响因素分析

在分析带帽刚性桩复合地基试验成果的基础上,提出复合桩土应力比的概念,以合理反映带帽桩复合地基的力学性状。以土力学和弹性理论为基础,基于合理假定,采用等沉面的思想,考虑复合桩体发生上、下刺入变形现象,推导出能够反映层状不均质地基和带帽桩复合地基空间三维沉降变形特征的复合桩土应力比隐式计算公式。通过工程算例,分析了桩体中心间距、桩长、桩帽尺寸、垫层变形模量、下卧层土体变形模量、桩帽间土体变形模量和静止侧压力系数等因素的影响,提出了利用复合桩土应力比进行带帽桩复合地基按桩帽间土体沉降量控制优化设计的思路。