基于ANSYS的CFG单桩复合地基的水平受力分析

利用ANSYS9.0对CFG复合地基进行有限元仿真分析。建立了一个桩土接触面体系的有限元模型,分析了单桩复合地基在水平荷载作用下的变形性状,主要讨论了竖向载荷大小不同对桩顶水平位移的影响;从研究中看,竖向载荷越大,会减小桩顶位移,有利于桩身安全。     

按复合桩基机理工作的双垫层复合地基

针对传统复合地基内由砂石等透水材料构成的褥垫层在黏性土地基中出现的问题,通过设置刚性和柔性两个垫层,改变桩顶与基础之间的连接方式,形成新的双垫层复合地基。在竖向荷载作用下其受力特性与复合桩基相同,可充分发挥复合地基内桩的作用,显著减少基础的沉降;在水平荷载作用下,柔性垫层可保护复合土层内素混凝土桩的安全。双垫层复合地基承载力设计与传统褥垫层复合地基相同,可直接利用载荷试验资料,通过基础荷载与基础下桩和桩间土抗力相平衡的条件来计算复合地基的变形。     

复合地基褥垫层厚度的设计方法研究

从褥垫层受力和变形的角度出发,提出了一种求解复合地基褥垫层厚度的设计方法。首先,在前人工作的基础上,提出了临界桩土应力比、桩顶应力临界扩散厚度计算公式,由计算公式可以看出桩土临界应力比是置换率和扩散厚度的函数,与荷载水平无关。其次,垫层厚度等于桩顶应力扩散厚度与桩顶刺入量之和,分别给出了桩顶应力扩散厚度与桩顶刺入量的设计方法,桩顶刺入量是荷载水平的函数,荷载越大,刺入量越大,进而求解了垫层厚度。最后,将本文方法计算结果与复合地基载荷试验结果比对,结果比较接近,从而验证了本文计算方法的合理性。     

垫层对CFG桩复合地基承载力评价的影响研究

为了能正确利用静载荷试验评价CFG桩复合地基承载力，进行了两组载荷板下不同厚度和材料垫层条件下的CFG桩复合地基垂直静载荷试验，对桩土反力进行了测试。根据试验结果和复合地基桩土共同作用的特性，研究了外荷载增加时不同厚度垫层条件下CFG桩复合地基桩士应力比、荷载分担比以及沉降的发展历程。认为垫层厚度和材料对CFG桩复合地基的承载力性状有很大影响，两者之间有个匹配问题。提出在CFG桩静载荷试验时，可以采用厚度为50～150mm的石屑 中粗砂、碎石 中粗砂或碎石 石屑垫层，桩问土的承载力发挥系数为0．75～1．0。     

刚性桩复合地基垫层土拱效应宏细观机理研究

为了研究刚性桩复合地基垫层土拱效应的作用机理,通过可视化模型箱对不同桩间距及垫层厚度的刚性桩复合地基进行了室内模型试验,利用数字图像无标点量测技术研究土体颗粒的变形场,对桩顶垫层土体形成土拱的变化过程进行全面观测与分析,研究复合地基垫层土拱效应。利用离散元颗粒流方法,研究了复合地基桩间距、桩径、垫层土体厚度、土体内摩擦角和密实度等宏细观因素对土拱效应的影响规律。对离散元颗粒流模拟结果与室内模型试验结果进行对比分析,结果表明:垫层厚度越大、桩间距越小,垫层形成的土拱效应就越明显;土体摩擦系数、孔隙率对土拱效应影响较大,而桩径对土拱效应影响较小。刚性桩复合地基垫层土拱效应机理的研究对于提高垫层设计水平具有重要的参考价值。     

夯实水泥土桩复合地基垫层效应研究

基于试验结果,分析垫层刚度对复合地基中桩顶及桩间土表面应力发挥进程的影响,指出对于土质相对较好的地基中应用夯实水泥土桩复合地基,会因垫层刚度的不同造成复合地基破坏模式的改变,从而影响复合地基的承载力的大小。因此,天然地基土相对较好的地基土质条件下,为防止桩身过早压坏,导致p–s曲线产生陡降,合适的垫层刚度非常重要。载荷板宽度不同会造成垫层刚度的差异,采用载荷试验确定复合地基承载力要考虑这种垫层刚度差异的影响。     

复合地基垫层刺入量模型试验与计算方法研究

为了研究复合地基垫层刺入量有关因素,通过可视化模型箱对不同垫层厚度、密实度、桩径以及桩帽的刚性桩复合地基进行室内模型试验。利用数字图像无标点量测技术,对在加载过程中垫层土体颗粒的位移场进行观测与分析,研究了复合地基垫层的位移场与变形模式,得到了垫层的刺入量、变形范围以及滑动面位置与形状。根据球孔扩张理论推导出垫层刺入量的求解公式,并与模型试验数据进行了对比分析,验证了理论方法的合理性,且理论计算结果与试验数据吻合较好。垫层刺入量的研究对复合地基垫层厚度、桩径等设计具有一定参考价值,垫层刺入量可协调桩土的荷载分担,使桩土共同承担上部结构荷载,为复合地基沉降研究提供了理论依据和数据支持。     

刚性桩复合地基水平受力性能有限元分析

应用静力弹塑性有限元方法分析了群桩刚性桩复合地基在水平荷载作用下的反应规律 ,考察了不同设计参数对复合地基水平受力性能的影响 ,得到了水平荷载作用下桩身内力的分布规律。计算结果表明 :竖向荷载的大小对复合地基的水平承载力以及在水平荷载作用下的破坏模式有所影响 ;适当厚度的垫层可减小桩所分担的水平荷载 ,有利于桩身的安全。     

双垫层复合地基

针对传统复合地基内由砂石等透水材料构成的褥垫层在实践中出现的问题,在讨论了复合地基中垫层的作用后提出了双垫层复合地基模型。它在竖向荷载作用下的受力特性与复合桩基相同,可充分发挥复合地基内桩的作用,以显著减少地基的沉降量。提出利用桩土载荷试验资料,通过基础荷载与基底下桩和桩间土抗力平衡的条件来进行双垫层复合地基的变形计算和分析桩土荷载的分担情况。     

高填土路堤荷载下混凝土芯砂石桩复合地基变形与承载力试验研究

混凝土芯砂石桩复合地基由竖向增强体混凝土芯砂石桩、水平加筋砂石垫层和地基土共同组成,是一项将砂石桩良好的排水固结特性、预制混凝土桩高强度竖向承载和加筋垫层应力扩散调整功能进行有机结合而成的新技术,适合于处理高含水率深厚淤泥质软土地基。结合实际工程应用围绕混凝土芯砂石桩复合地基的变形和承载力两大特性开展了大量的现场观测和原位测试,研究分析了高填土路堤荷载作用下混凝土芯砂石桩复合地基的表面沉降、分层沉降、深层水平位移、桩土应力分布、桩身荷载传递规律、强度和承载力特性等,进一步揭示了混凝土芯砂石桩复合地基的加固机理,对工程设计与施工具有重要指导意义。     

刚性桩复合地基在水平荷载作用下工作性状的模型试验

刚性桩复合地基在一些地区已开始在高层建筑中应用,为了了解带褥垫层复合地基在水平荷载与竖直荷载共同作用下的工作性状,进行了一系列模型试验,并在试验的基础上分析了不同垂直荷载、不同褥垫层厚度对水平荷载作用下的桩顶、桩身及褥垫层顶部水平位移的影响,揭示了基础-褥垫层-桩在水平荷载作用下的相互作用机理。     

软土地基中水泥搅拌桩加固技术分析与沉降规律研究

水泥搅拌桩施工技术对于改善软土物理性质、提高力学强度、增加房屋建筑地基基础稳定性具有十分广泛的应用场景。本文以某大厦建筑深厚层软土地基为研究对象,基于其地层地质条件充分分析的基础上,就水泥搅拌桩处置机理、施工技术方案和桩体沉降规律进行了分析和对比研究,结果表明:单桩方案和复合地基方案在不同桩顶荷载压力下的沉降变化曲线规律基本一致,首先呈现近直线增长,在达到一定峰值后迅速下降。采用大水灰比工况下的桩体沉降量最小,更有利于土体快速硬化。桩体顶部的最大水平位移与水平荷载呈线性增加关系。水平荷载不变条件下,竖向荷载越大,桩体最大水平位移反而越小,呈现负相关关系,竖向荷载有利于桩体的水平稳定性。本文研究成果对于软土地基中的水泥搅拌桩的沉降规律及其加固方式提供了一定参考。     

高应力作用下CFG桩复合地基承载变形机制

为探究水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基在高应力下的承载变形机制,基于西安市高新区拟建场地CFG桩复合地基高应力现场试验建立数值模型并进行分析。结果表明:该场地CFG桩复合地基的极限承载力不小于1 666 kPa;褥垫层在高应力作用下发生破坏,其协调桩土共同作用能力降低;桩顶向上刺入褥垫层,荷载向桩顶集中,致使桩承担上部荷载的96.5%;桩间土发挥作用能力受限,复合地基相当于单桩承载;褥垫层的厚度与桩土应力比的增长呈现负相关;桩间土与桩顶的沉降差随着荷载的增加而增加,且随着褥垫层厚度的增大呈现先增大再减小的趋势;当单桩承载力满足要求时,为保证高应力下桩间土不因荷载过大而造成复合地基的破坏,应适当减小褥垫层的厚度,降低其流动补偿能力;所得结论可为CFG桩复合地基在高层建筑地基处理设计提供参考。     

基于桩土褥垫层共同作用的复合地基优化设计方法

通过对设有褥垫层的桩体复合地基承担竖向荷载的理论分析,对褥垫层厚度对桩土协调变形的作用和桩土应力比的调整关系进行了研究,提出了基于桩土褥垫层共同作用理论的复合地基优化设计方法。通过现场试验,对复合地基工程优化设计进行验证,证明了方法的经济性和合理性。     

多元复合地基中柔性桩-土-垫层的相互作用

采用柔性桩与桩周土的相对位移表达式来表示多元复合地基中柔性桩桩侧摩阻力的分布规律,结合变形协调条件、物理方程和力的平衡方程,分析了刚性承台下柔性桩-土-垫层的相互作用,并将计算结果与模型试验结果进行了对比。结果表明:增加垫层厚度或提高垫层变形模量均能缓解桩顶应力集中,充分调动桩周土的承载能力;随着柔性桩的刚度提高,或垫层厚度增大,或垫层变形模量提高,柔性桩复合体的承载力均有不同程度的提高;最大桩侧摩阻力位于桩顶以下1/4~1/3桩长处;由于桩顶向垫层刺入使桩身存在负摩擦区,导致桩身最大轴力并不在桩顶,又因柔性桩的刚度不大,桩顶刺入作用较弱,负摩擦区段的长度短,故负摩擦不大。对比试验结果验证了所提出的方法具有可行性,对复合地基的设计计算具有指导意义。     

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。     

带帽刚性桩复合地基现场足尺试验研究

为深入、全面了解带帽刚性桩复合地基工作性状,通过在苏州绕城高速公路两试桩区的现场足尺试验,重点研究带帽刚性桩复合地基的荷载沉降、载荷板与桩体的沉降差、地表土应力分布特征、剖面沉降等性状规律。试验研究结果表明:带帽长桩型复合地基较带帽短桩型复合地基易于控制地基沉降变形和提高地基承载力,在设计荷载下带帽短桩型复合地基较带帽长桩型复合地基更能发挥地基土承载作用,桩帽下土体与桩帽间土体承载性能及发挥程度不同。由于桩帽能均化桩顶应力,起到刚性板作用,带帽桩体与桩帽下土体能产生近似等量的竖向变形,同时保证了垫层的整体效应。试验分析成果有助于建立带帽刚性桩复合地基计算模型、完善带帽刚性桩复合地基工作性状研究以及优化工程设计。