刚柔性桩复合地基加固双层软弱地基现场试验研究

为研究路堤荷载下刚柔性桩对深厚双层软弱地基的加固效果及其桩土荷载传递规律,结合连云港港某铁路软基处理工程,采用带帽预制方桩和带扩大头的双向搅拌粉喷桩联合加固,对路堤填筑过程及预压期内地表沉降、桩土差异沉降、深层水平位移、超静孔隙水压力、桩土应力比以及桩土荷载分担的变化规律进行了分析。结果表明：载荷试验中复合地基桩土应力比随外荷载增加而增加;地基变形发生在填土期,预压期内沉降变形继续并逐渐趋于稳定;填土荷载向刚性桩及搅拌桩桩顶集中,刚性桩桩顶应力增长较快;面积置换率为22.2%的预制方桩（含桩帽）承担了56.2%的荷载,但其承载力只发挥了不到18%;面积置换率和土质条件是桩土荷载分担比的主要影响因素。     

长短桩复合地基性状的有限元分析

通过对长短桩复合地基的有限元分析,探讨了长短桩的变形模量、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,而短桩桩身应力在3 m范围内迅速减小;长短桩的变形模量对复合地基沉降的影响均不大;增加长桩或刚性短桩的桩长可以有效减小基础承台的沉降和提高桩顶荷载,而增加柔性短桩的桩长对控制沉降和提高桩身应力的作用不大.     

公路扩建刚性桩和竖向土工材料加固研究

为控制软土地基公路拓宽工程中新旧路堤的差异沉降,提出一种新的软土地基处理方式,即综合应用刚性桩和竖向土工材料进行公路拓宽地基处理。为把握路堤荷载作用下综合应用刚性桩和竖向土工材料加固直接拼接方式的拓宽路堤工作性状,应用FLAC3D建立三维分析模型。通过数值模拟计算,从加固前后路堤的沉降、地基侧向位移和稳定性等方面进行了分析研究。计算结果表明:刚性桩和竖向土工材料的综合应用能够有效控制地基土体侧向位移,从而能够减小新老路基的总体沉降和路堤顶面的差异沉降,加固效果明显。     

端帽式碎石注浆桩在路堤荷载下工作性状

为有效控制路基的工后沉降,提出了路堤荷载下端帽式碎石注浆桩技术。针对路堤荷载下复合地基的工作性状,对端帽式碎石注浆桩进行了分析,研究表明:上端帽提高了桩体荷载分担比,减小了桩顶刺入变形;通过桩体穿越软土层将更多路堤载荷传至深层,减小软土层后期沉降;提高注浆压力以扩大注浆加固区半径,加强浅层注浆,减小桩间土沉降。桩下端注浆扩大体,对所在持力层进行挤密加固;扩大桩底面积,减少桩体向下的刺入变形,降低复合地基工后沉降。对不同桩距、浆液扩散区进行比较,提出了合理的布桩建议。与普通碎石注浆桩相比,端帽式碎石注浆桩在提高承载力和减少复合地基沉降,特别在控制路基的工后沉降方面效果显著。     

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。     

刚柔性桩加筋垫层复合地基承载性状数值分析

对刚柔性桩加筋垫层复合地基的承载性状进行数值分析,通过PLAXIS 3D软件建立三维有限元模型,分析垫层模量、土工格栅层数、桩间距及刚性桩桩长对刚柔性桩加筋垫层复合地基承载性状的影响。结果表明:当荷载较小时,土工格栅层数、刚性桩桩长及桩间距对复合地基沉降影响较小;当荷载较大时,复合地基沉降随着垫层模量、土工格栅层数及刚性桩桩长的增大而增大,随着桩间距的减小而增大;垫层模量和土工格栅模量对桩土荷载分担比的影响较小;增大桩间距,刚性桩和柔性桩的荷载分担比均有所减小;增大刚性桩桩长,刚性桩荷载分担比增大明显,柔性桩荷载分担比略有减小。     

桩板墙桩前软弱地基旋喷桩加固效果研究

桩板墙的水平承载能力在很大程度上取决于地基的承载能力和嵌固段埋深.若桩板墙嵌固段地层软弱地基厚度较大,且施工锚索抗拔力得不到有效保障,此时为控制桩身的侧向变形,需要对桩前地基进行加固.旋喷桩作为软弱地层加固的一种常用手段,因其具有环保、扰动小、工期短等优势,被广泛应用于软弱地层加固.本文采用旋喷桩加固桩板墙前软弱地基,通过数值模拟分析了不同长度下旋喷桩的加固效果.     

基础刚度对刚性桩复合地基三维性状影响分析

采用通用有限元程序ANSYS,建立刚性桩复合地基三维群桩的有限元模型,研究了基础刚度对地基承载力和变形、不同桩位桩身应力、不同区域桩间土附加应力、桩土应力比等的影响.研究表明,地基承载力随着基础刚度的增大而提高,达到一定值以后变化不大;中桩桩身应力随着基础刚度的增加逐渐减小,而边中桩和角桩的应力则随基础刚度的增加逐渐增大;不同桩位桩身应力随着基础刚度的增加,差异逐渐显著;桩间土的附加应力随着基础刚度的增加逐渐减小;不同区域桩间土的附加应力随基础刚度的增加差别变大,基础边缘应力大于基础中央区域;桩土应力比随基础刚度的增加迅速增大,最后逐渐趋于一定值.     

大变形条件下单桩水平承载性状分析

针对大变形条件下承受水平荷载的单桩基础,采用沿深度线性增加并能较好的反映上部土体抵抗侧向变形能力的地基反力系数,及简化的土体弹塑性本构关系,推导出桩身变形和内力的计算公式,并用FORTRAN语言编制了计算程序。算例表明:桩的水平位移和弯矩随水平力和力矩的增加而非线性增大;桩身位移随距离地面的距离的增加而减小,距地面的距离超过10倍桩径时桩身响应极小,可忽略不计;桩顶约束是桩身响应沿桩身分布的重要影响因素;随着桩周土体力学性质的改善,桩的最大位移和最大弯矩均明显减小。计算值与现场实测值吻合度很高,且比已有解计算结果更优,所得解及程序是可靠的。     

路堤荷载下低强度混凝土桩复合地基性状分析

目前在柔性基础下复合地基的设计中仍沿用刚性基础下复合地基的设计理论,因而造成实测值与设计值相差甚远.本文通过某高速公路软土地基处理中进行的现场试验,对路堤柔性基础下低强度混凝土桩复合地基的性状进行了分析研究.测试的项目包括桩土应力、桩土表面沉降、分层沉降、侧向变形等.研究结果表明:在柔性基础下这种复合地基可发挥桩间土的承载能力,其桩土应力比的变化趋势为先减小后增大;另外,实测的沉降量比按刚性基础下复合地基理论计算的沉降量要大.     

桩承式路堤承载力与变形的有限元分析

针对桩承式路堤设计中的存在问题,通过PLAX IS分析软件对堤中桩的承载力和位移进行了有限元分析,涉及到地基模型、计算方法以及参数取值等问题.分析中考虑了地层情况、路堤高度、桩长与桩间距的变化,重点对桩的承载力、路堤沉降、桩基施工平台作用产生的沉降及路堤边缘桩的侧向反应等方面进行了研究,推导出桩承载力和变形计算公式.计算结果表明,堤身土体位移可能使堤中桩发生过大变形或在桩中产生过大的弯矩和剪力.     

一种多元复合地基复合模量的计算方法

多元复合地基的沉降计算依赖于其复合模量的取值.目前多元复合地基复合模量计算均未考虑桩对桩间土的侧向挤密作用,因而其沉降计算结果与实际值相差较大.而考虑桩体与桩间土的侧向挤压作用,依据线弹性变形理论,推求的多元复合地基的复合模量公式应用于工程实例,结果表明,该方法是合理可行的,并且存在着参数易于确定、方法简便、机理清楚的特点.     

柔性基础下刚性桩复合地基的力学性状研究

通过有限元的方法对路堤荷载作用下刚性桩复合地基的力学性状进行了研究,主要考虑了路堤的高度、宽度以及压缩模量,以及桩体的压缩模量与复合地基置换率等因素的影响。利用ABAQUS通用有限元程序建立路堤荷载作用下刚性桩复合地基的力学模型,重点研究了以上几个主要因素对桩土荷载分担的影响和对桩身应力的影响,对比了柔性基础下和刚性基础下复合地基力学性状的差异。     

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。     

长短桩、变径桩桩间相互作用系数数值研究

采用三维数值方法,建立长短桩、变径桩双桩模型,通过大量的数值计算,分析桩顶荷载水平、桩距径比、不同桩长、桩端土模量比及不同桩径对相互作用系数的影响。分析表明,在线弹性变形阶段,桩-桩相互作用系数近似为恒定值,与桩顶荷载水平无关,进入塑性变形之后,则逐渐减小直至极限状态时趋于0;长短桩桩长比及桩端土模量比对短桩-长桩相互作用系数影响大,而对长桩-短桩相互作用系数影响小;变径桩相互作用系数仅与受荷桩桩径有关;并提出了针对长短桩、变径桩的简化计算公式,为实际工程提供参考。     

Field study on performance of new technique of geosynthetic-reinforced and pile-supported embankment at bridge approach

Vehicle bumps at a bridge approach caused by the differential settlement between a bridge and an adjacent backfill embankment are one of the most difficult problems in geotechnical engineering. Large vehicle bumps make drivers uncomfortable and cause large impact loads on vehicles and the bridge abutment. A new ground-improvement technique called fixed-geosynthetic-reinforced and pile-supported embankment(FGT embankment) was developed and used to alleviate vehicle bumps at a trial bridge-approach site located in central China. To distribute the differential settlement between the bridge and adjacent backfill embankment over a long transition zone, the following three techniques were used at the trial bridge-approach site:(a) the FGT embankment,(b) conventional geosynthetic-reinforced and pile-supported embankment(CT embankment), and(c) geosynthetic-reinforced embankment without piles(GR embankment). The performance of all three techniques in the field trial was investigated by field measurements involving earth pressure cells, geosynthetic deformation sensors, and settlement gauges. The FGT and CT embankments exhibited better performance than the GR embankment. Compared with the CT embankment, the FGT embankment was more effective at ground improvement. At an elevation of 4.0 m from the base of the embankment, the pressures below the geosynthetic were smaller than those above the geosynthetic at the closest measurement point. The difference between the pressures between above and below the geosynthetic tended to increase with the embankment height.     

刚性桩复合地基承载及变形特性试验研究

通过现场试验 ,测出了刚性桩复合地基各土层的变形、桩体的上下刺入量、桩身轴力、侧摩阻力 ,并由此得到桩土荷载分担比、应力比 .试验表明 :垫层起到了使桩土共同参与工作的作用 ,使土能够较充分发挥其承载能力 ;单桩复合地基中加固层压缩是产生沉降的主要原因 ,下卧层的压缩量很小 ,垫层压缩量占沉降的比例随荷载而变化 ;单桩复合地基首先是桩周土承担较大荷载 ,使其从局部剪切破坏开始 ,逐步向整体剪切破坏发展 ,而后随着桩承担荷载的加大 ,桩承载力达到极限而破坏 ,进而复合地基发生破坏     

嵌岩桩竖向荷载-沉降特性的有限元分析

嵌岩桩因单桩承载力高在工程上得到广泛应用.迄今为止,嵌岩桩的荷载传递机理尚不完全清楚,单桩沉降的影响因素又十分复杂.以ABAQUS为平台,对嵌岩桩的荷载沉降特性进行了全面的有限元分析,探讨了嵌岩桩受竖向荷载作用下影响单桩承载力及沉降的各种因素.分析结果表明,嵌岩深度、桩身弹性模量、嵌入岩石弹性模量、沉渣厚度是影响单桩承载力及沉降的主要因素.     

不排水桩准饱和复合地基的固结特性

自然界广泛分布准饱和天然地基,研究不排水桩准饱和复合地基的固结特性具有理论意义和工程应用价值。假定桩土之间满足等应变条件,并考虑孔隙流体压缩性,建立了不排水桩准饱和复合地基的固结控制方程。根据荷载施加瞬间比流量等于零的性质确定了孔压初始条件,利用分离变量法和叠加法得到了总应力随深度不变时瞬时加载、单级线性加载和随时间任意变化加载下的孔压解析解答。推导了固结度和即时沉降的计算公式。考虑孔隙流体压缩性时复合地基既产生即时孔压也产生即时沉降。含气率越大,初始孔压和按固结沉降定义的固结度越小;含气率和桩的压缩模量越大,即时沉降越大。即使含气率只有0.2%,预应力管桩复合地基的即时沉降占总沉降的比率也高达97.3%。上述研究表明,由于地基经桩体加固后等效压缩模量大幅增加和孔隙水的体积模量随含气量大幅减小,因此在不排水桩准饱和复合地基固结分析中必须考虑孔隙水的压缩性,否则会造成较大的理论偏差。