长短桩组合桩基础设计思想及其变形特性分析

针对土层中存在上下两层或多层可供利用的桩端持力层,且建筑物对沉降要求较高的情况,基于减沉桩原理,根据长桩控制变形、短桩提供承载力的基本思路提出长短桩组合桩基础设计思想。采用简化模型对全短桩、全长桩及长短桩组合桩基础在竖向荷载作用下的变形特性进行三维有限元分析。分析结果表明长短桩组合桩基础不仅可以大量减少长桩用量,而且可有效地控制基础整体沉降和差异沉降,显示其良好的应用前景。     

长短桩群桩受力分析的有限元模拟计算

针对土层中存在上下两层或多层可供利用的桩端持力层,且建筑物对沉降要求较高的情况,根据长桩控制变形、短桩提供承载力的基本思路,提出长短桩组合桩基础设计思想。结合某一实际工程桩基设计,采用长短桩组合桩基础方案进行了有限元分析。计算结果表明承台、桩、土的沉降量以及应力均在容许的范围之内,符合工程实践经验,证明了采用的有限元数值模拟设计长短桩群桩的可行性。     

长短桩组合柱基础工作性状及工程设计问题研究

长短桩组合桩是近年来出现的基础形式,在国内外的桩筏基础研究领域还没有较为科学系统的研究以及相关的研究成果。而长短桩组合桩基础的的沉降控制原理不仅充分考虑到长桩控制的能力,还综合考虑浅层持力层的承载力,有效减少了长桩的使用数量,在一定程度上节约了成本。本文针对长短桩组合桩基础的工作形状以及工程设计方面进行分析分析研究,为其安全推广和发展提供依据。     

长短桩组合桩基础设计的分析与应用

长短桩组合桩基础的设计思路已引起工程界的重视.通过对长、短桩组合桩基础进行三维弹塑性有限元分析,揭示长短桩联合工作机理,对不同的长短桩的数量、桩长和布桩位置等方面对长短桩的设计进行了优化和分析,验证和评价长短桩方案的合理性和安全性,对此新型结构的设计提供理论支持.     

长短桩组合桩基础模型试验及承载性能分析

长短桩组合桩基础作为一种新型的桩基形式,对其承载性状、工作机理的研究很有必要。本文在室内模型试验的基础上,对长短桩组合桩基础的荷载与沉降的关系、桩身侧摩阻力分布、桩身内力以及长短桩组合桩基础中长桩和短桩承载性状发挥状况等问题进行了分析,得到了一些规律性的、有价值的结论。     

长短桩复合地基检测与数据分析

现场检测结果表明长短桩组合桩基础可有效地控制基础整体沉降和差异沉降,证实了长短桩复合地基应用的可靠性。     

长短桩复合地基沉降试验模型与研究

复合地基的沉降特性是一个非常复杂的问题,尤其是在长短桩复合地基方面。通过室内长短桩复合地基模型试验对复合地基在竖向荷载作用下的沉降进行分析,研究分析长短桩共同加固区、短桩与下卧层交接面的沉降变化规律,同时分析了在竖向荷载作用下的下卧层应力变化规律。试验表明:(1)长短桩复合地基的沉降与桩长的变化呈负相关。桩长越长,总沉降量越小;桩长越短,总沉降量越大。长桩作为主控桩对沉降量的控制有显著效果。(2)在长短桩共同加固区域,桩体沉降变化幅度不大;长桩单独加固区对沉降控制效果比较明显。(3)受到加固区桩土相互作用的影响,下卧层中的附加应力和桩间土附加应力的受力机理相反。长桩受迫沉降,带动桩间土协同变形,以致使中心桩下卧层应力最大。     

长短桩组合桩基宏细观工作性状研究

利用基于数字图像的变形测量系统,结合室内模型试验,研究了长短桩组合桩基的荷载沉降特性、土体变形渐进发展规律;建立了长短桩组合桩基的颗粒流数值分析模型,对桩周土体细观结构变化情况进行了分析。研究结果表明:承台下土体在加载初期即有相当量的荷载分担,长桩的侧摩阻力在加载后期基本保持不变,而短桩的侧摩阻力仍有一定的增长,长桩和短桩的承载力有一定程度的削弱,尤以短桩削弱较多;长短桩组合桩基中土体竖向位移的影响区域扩展到长桩桩端附近,基础剪切滑动面位于承台边缘及桩端以下局部范围土体中;短桩桩端土体竖向应力较早达到极限,而长桩桩端土体竖向应力在加载后期超过短桩,长桩和短桩桩端土体竖向应力与孔隙率变化规律具有良好的一致性。研究结果为长短桩组合桩基础设计及其工程应用提供理论依据。     

长短桩桩基础与其它类型基础的比较分析

采用三维弹塑性有限元方法对全短桩、全长桩、长短桩复合地基和长短桩桩基础进行了比较分析。筏板分析采用弹性薄板理论,土体采用莫尔-库仑弹性-理想塑性模型,桩体采用线弹性模型,桩土之间接触面采用非线性弹簧模拟。针对不同基础类型,从沉降性状和桩顶荷载大小以及长短桩的桩身轴力分布规律方面进行了比较分析。得出长短桩桩基础的平均沉降小于全短桩基础和长短桩复合地基,但仍大于全长桩基础。长短桩桩基础中长桩的中性点位置比长短桩复合地基的要深一些,受到的负摩阻力稍大些。长短桩桩基础中短桩作用发挥要比长短桩复合地基的短桩充分,而且其长桩的最大桩身轴力相比也小。     

长、短桩及长短组合桩加固地基特性分析

 在典型工程的地基加固方案优化设计中,采用有限元分析法,对天然地基上的筏板基础、短桩加固、长短组合桩加固、长桩加固等方案进行系统计算与分析。作用相同荷载时,短桩加固地基的荷载水平–变形曲线接近天然地基,长短组合桩加固地基的荷载水平–沉降曲线接近长桩加固地基。基础中心剖面上土体的沉降分布及5 m深处平面上的沉降分布也是短桩加固地基接近于天然地基,长短组合桩加固地基接近于长桩加固地基。短桩加固地基与天然地基具有相似的塑性开展强度及范围,且集中在上部土层。长短组合桩加固地基则与长桩加固地基相似,塑性点往深部传递到桩端持力层。长短组合桩与长桩加固地基的反力分布及大小接近。     

长短桩复合地基沉降变形规律试验研究

通过模型试验、数值模拟2种方法对长短桩复合地基沉降变化规律进行研究,结果表明:荷载变化对地基沉降有直接影响;在进行沉降控制设计时,长桩长度和长短桩长度比是影响复合地基整体沉降的关键,长桩长度调整复合地基的整体加固深度,短桩长度调整复合地基中的复合加固区的压缩量;长短桩复合地基不同深度位置处的沉降不同,单桩加固区的压缩量最大,其次为复合加固区,最后为下卧层;采用长短桩的地基处理形式能够有效控制地基整体沉降和差异沉降。     

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。     

后注浆群桩基础施工期沉降-时间规律试验研究

开展京沪高速铁路群桩基础后注浆现场试验,分析注浆与未注浆群桩基础的长期沉降监测数据,研究深厚软土层中长大群桩基础在注浆与未注浆2种状态下的沉降发展规律及其沉降稳定时间,探讨后注浆作用对群桩沉降及其发展规律的影响机制.得出结论:对于深厚软土层中的长大群桩基础,桩侧注浆与桩端注浆对减小群桩沉降都有显著作用,桩端注浆对沉降的控制效果略优于桩侧注浆;在缩短群桩固结沉降时间方面,桩端压力注浆的效果更为稳定.桩侧与桩端全注浆群桩基础对沉降发展规律有明显改变.在深厚软土层中,相比角桩和边桩注浆,群桩全注浆更有利于控制沉降量,加快沉降稳定.     

长短桩组合桩基础的弹塑性分析

长短桩组合桩基础是一种新型基础形式,通过考虑桩土接触非线性对进行长短桩组合桩基础弹塑性分析,研究在组合荷载作用下的长短桩承载能力,揭示长短桩联合工作机理,对今后此新型结构设计提供理论支持。     

嵌岩群桩基础间增补非嵌岩短桩的作用机理及荷载分配规律

结合实际工程案例,采用三维有限单元法研究了既有嵌岩长桩基础之间增补非嵌岩短桩的作用机理及荷载分配规律.采用PLAXIS 3D有限元软件,首先分析了单根嵌岩长桩的轴力随深度变化情况,并与试桩静载荷试验结果进行对比.在校验有限元模拟计算参数的合理性与准确性之后,建立长桩基础和长、短桩组合基础有限元模型,分析长桩基础和长、短...     

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。     

长-短桩复合地基性状影响参数弹塑性有限元分析

运用三维弹塑性有限元方法分析带垫层的长短桩复合地基中承台垫层桩土系统的共同作用机理。计算表明,在一定范围内,刚性长桩长度、刚性桩边长、柔性桩刚度、刚性短桩长度和垫层弹性模量增加,都会使基础沉降减小。长桩长度增加,长桩的荷载分担比明显增加;刚性桩边长和垫层弹性模量增加、垫层厚度减少,刚性桩的荷载分担比都会增加;刚性短桩长度加长,短桩的荷载分担比明显增加。根据分析结果提出了行之有效的基础沉降控制方法。工程实测数据表明有限元分析结果和提出的基础沉降控制方法是有效的     

嵌岩群桩基础间增补非嵌岩短桩的作用机理及荷载分配规律

结合实际工程案例,采用三维有限单元法研究了既有嵌岩长桩基础之间增补非嵌岩短桩的作用机理及荷载分配规律。采用PLAXIS 3D有限元软件,首先分析了单根嵌岩长桩的轴力随深度变化情况,并与试桩静载荷试验结果进行对比。在校验有限元模拟计算参数的合理性与准确性之后,建立长桩基础和长、短桩组合基础有限元模型,分析长桩基础和长、短桩组合基础的轴力变化规律,进一步探讨了嵌岩长桩与非嵌岩短桩之间的荷载分担规律及调控方法。研究表明,桩端嵌入深埋岩层中的钻孔灌注桩在开展单桩静载荷试验时呈现出摩擦桩性状,但在群桩共同作用时则凸显出端承桩性状。在嵌岩长桩之间增补非嵌岩短桩,能够有效减小长桩上部的轴力,但长桩中下部的轴力并未减小。长桩与短桩之间的荷载分配关系取决于二者刚度比值,根据实际需求确定长、短桩刚度比的目标区间并采取适当措施对长、短桩刚度比进行调节是长、短桩组合基础设计的关键。     

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。     

长群桩基础沉降性状的大比例尺模型试验研究

随着高层超高层建筑的兴建和快速发展,长桩超长桩的使用随之增多,设计中长桩、超长桩桩基的沉降计算成为一个新的关注焦点。工程单桩静力试桩结果表明,桩身压缩占桩基沉降的比率较大。目前有关长桩基础沉降机理的分析大都基于工程试验的单桩获得,有关长群桩基础的沉降变形性状的机理研究较少,亟需深入研究。为此,以长群桩基础为对象,对其沉降性状进行较为系统的研究。研究表明:1单桩基础在小荷载水平下,桩顶的沉降大都由桩身压缩量所引起;2工作荷载条件下,群桩基础中基桩的桩身压缩比例要小于单桩基础的试验结果,这是由群桩效应导致桩端下土体压缩量比例较大引起;3桩距小、桩数多,土的压缩层厚度大,压缩变形量大,但桩间土的压缩量相对较小;4桩距大、桩数相同情况下,桩端以下的压缩层深度和压缩量将相应减小。研究的相关结果对今后长桩的理论研究和工程设计应用具有一定的借鉴价值。