刚-柔性桩复合地基变形特性有限元分析

在现场试验基础上对条形基础下刚-柔性桩复合地基进行有限元模拟分析。着重讨论了褥垫层、承台、刚性桩、柔性桩等的参数变化对刚-柔性桩复合地基沉降特性的影响。结果表明,复合地基沉降随着褥垫层厚度减小而减小,随着褥垫层模量增加而减小,承台厚度增加有利于减少差异沉降,刚性桩是控制沉降的主要构件,柔性桩桩长增加可以减少差异沉降。分析结果为刚-柔性桩复合地基的优化设计提供理论基础。     

软土地区褥垫层作用下刚性桩复合地基的承载力及变形

本文通过对试验测试资料的分析,揭示了软土地区褥垫层作用下刚性桩复合地基的承载特性,并进一步阐明了褥垫层作用下刚性桩复合地基的变形特性;最后得出褥垫层对提高刚性桩复合地基承载力及减少其整体变形具有重要作用的结论。     

不同厚度褥垫层刚性桩复合地基工作特性研究

对刚性桩复合地基褥垫层的工作机理进行了分析。并据此设计了桩竖向刚度很大的刚性桩复合地基模型试验。进行了桩顶进入不同厚度褥垫层的复合地基试验,研究了刚性桩复合地基褥垫层在竖直荷载作用下的工作性状。结果表明：竖向刚度很大的桩即使在100 mm厚褥垫层情况下也很难充分发挥其承载力,桩顶下设置一定厚度的褥垫层有助于提高桩的荷载分担比,减小刺入量。     

CFG桩复合地基褥垫层的设计与施工体会

根据褥垫层在CFG桩复合地基中的承载机理和特性，提出了褥垫层是复合地基的核心技术，结合工程实例，证明了通过合理的褥垫层设计和精心施工，可达到降低工程造价，提高CFG桩承载力性能和抗变形能力的目的。     

褥垫层地复合地基受力模式的影响及工程实例分析

采用复合地基方案时，在基础和复合地基之间可设一层粒状材料垫层，以起“调整均化”作用。本文通过分析褥垫层对复合地基受力模式的影响，探讨了褥垫层在保证桩土共同承担荷载，改善复合地基承载性状等方面所具有的重要意义。最后通过对某具体工程实例的分析，得出一些相关结论。     

复合地基中褥垫层的作用

褥垫层是复合地基的核心技术,本文通过工程实例阐述了复合地基中褥垫层的作用、褥垫层合理厚度、用褥垫层调整的基不均匀变形及复合地基静载试验时褥垫层合理设置和规范操作的重要性。     

桩承加筋路堤中路堤与褥垫层共同作用理论分析

从桩承加筋路堤中加筋褥垫层与路堤填土共同作用的实际情况出发,利用弹性力学对路堤填土单元进行了力学平衡分析,同时考虑到加筋褥垫层的工作状态类似于连续梁板的特性,根据PCC桩承加筋路堤的设计参数及现场测试结果,将现浇混凝土薄壁管桩（PCC）桩承加筋路堤中的加筋褥垫层视为弹性薄板,再根据薄板小挠度理论,推导出了桩土差异沉降等计算公式。又根据填土与褥垫层变形协调、应力连续的条件,在忽略褥垫层材料本身压缩量的前提下将加筋褥垫层变形分析与填土变形分析相结合,提出了求解填土等沉面高度、桩土应力、桩土差异沉降的方法,最后通过与现场实测结果对比,验证了方法的正确性。     

刚性基础下现浇X形桩复合地基桩-土应力比分析

桩土应力比是反映复合地基承载特性的重要参数之一,可反映复合地基的荷载传递和变形机制。做为一种新型桩,目前尚未得出统一的计算X形桩复合地基桩土应力比的公式。沉淀池、滤池等构筑物是典型的具有混凝土底板（刚性基础）的结构,刚性基础下桩复合地基的承载性能有别于柔性基础。故结合南京桥北污水处理厂地基处理工程做现场静载荷试验,应用有限元软件ABAQUS建立刚性荷载板下现浇X形混凝土桩复合地基的模型,模拟不同桩身弹性模量、桩周土压缩模量、桩长、褥垫层厚度和压缩模量等参数下现浇X形混凝土桩复合地基的桩土应力比,结果表明,桩身或褥垫层模量增大、桩周土体模量减小、褥垫层厚度减小、桩长等增加都能使桩土应力比增大;现浇X形桩复合地基桩土应力比理想值为20～25,此时桩身模量取10～20 GPa,碎石褥垫层的厚度为20～40 cm,模量为30～45 MPa。     

刚性桩复合地基褥垫层设计厚度计算探讨

本文针对刚性桩复合地基的褥垫层合理厚度设计进行了探讨。根据目前刚性桩复合地基应力场研究成果,对应力场进行简化,利用桩、土变形协调条件推导考虑负摩阻力时褥垫层厚度;对褥垫层进行受力分析,利用受力平衡条件推导不考虑负摩阻力时的褥垫层厚度。进行结果比较,提出对刚性桩复合地基褥垫层合理厚度设计的建议,供设计参考。     

考虑负摩阻力的刚性桩复合地基工作性状分析

以带褥垫层的刚性桩复合地基为研究对象,在考虑桩体负摩阻力作用的条件下,讨论了桩身侧摩阻力分布状况,建议了侧摩阻力线性简化计算模型。分析了带褥垫层刚性桩复合地基桩体与褥垫层的相互作用,计算了桩顶对褥垫层的刺入量。推导了桩体位移微分方程,并根据方程,同时结合中性面的定义,给出了求解中性面深度比的计算方法,讨论了其影响因素及取值范围。算例显示,按该方法计算的结果符合工程经验。     

CFG桩复合地基褥垫层三维弹塑性分析

在CFG桩复合地基中, 褥垫层的设置厚度和模量对于复合地基的承载及变形特性有较大的影响。本文建立了CFG桩复合地基的三维弹塑性数值分析模型,研究了当采用不同厚度和模量的褥垫层时,复合地基沉降、桩端沉降、褥垫层压缩量和桩土应力等参数的变化规律。结果表明复合地基沉降和褥垫层压缩量随着垫层厚度的增加而增大,而随着垫层模量的增大而减小;垫层厚度和模量的变化对于桩端沉降的影响较小,从工程角度可认为桩端沉降不随垫层厚度与垫层模量的变化而变化;桩土应力比随垫层厚度的增大而减小,随垫层模量的增大而增大。本文建立的分析模型还可进一步对CFG桩复合地基的其他参数进行相应的分析计算,分析结果可以为复合地基的设计和施工提供相应的理论依据。     

垫层对水泥土搅拌桩复合地基沉降的影响研究

根据静载荷试验和数值模拟的结果,研究垫层厚度对水泥土搅拌桩复合地基沉降的影响规律。针对珠海地区广泛存在的淤泥质土,进行了天然地基和4种垫层厚度的水泥土搅拌桩复合地基现场静载荷试验。在地基中预埋沉降管和沉降磁环,利用带刻度的探头感应加载过程中沉降磁环位置的变化,获取地基的分层沉降量,据此分析复合地基的沉降规律。在现场试验的基础上,对水泥土搅拌桩4桩复合地基进行了数值分析,将数值计算得到的不同垫层厚度复合地基中桩、土的分层沉降进行比较,结果表明垫层的设置减小了桩的沉降量,但过厚的垫层不能够有效地提高复合地基的承载力,反而会增大沉降。建议对褥垫层厚度的选取,除了要综合承载力和沉降两方面因素之外,还要考虑实际的地质条件。垫层厚度可取20～40 cm,当淤泥层位于桩身中部以下取高值,位于桩身中上部取低值。     

复合地基中褥垫作用机理研究

利用数值试验的方法, 系统研究了 4 种模量的代表性群桩复合地基( 极柔性桩、一般柔性桩、半刚性桩、刚性桩) 施加褥垫后的承载性状, 分析了褥垫在复合地基中的加固机理与作用。 提出利用褥垫层对复合地基承载力进行优化设计的基本方法与思路。     

复合地基柔性垫层作用分析

根据复合地基的形成条件和工作特性，分析复合地基柔性垫层设备的必要性及调节作用，并利用Vesic小孔扩张理论分析计算桩体向上刺入垫层量，从而确定垫层的设置厚度。     

CFG桩复合地基褥垫层的试验研究和有限元分析

针对CFG桩复合地基褥垫层效应问题,通过12根桩的单桩复合地基载荷试验,研究了不同厚度、不同材料的褥垫层对桩土应力比的影响。试验结果表明,褥垫层的厚度和刚度对CFG桩复合地基的桩土应力比均有影响,褥垫层过薄及过厚将使桩的承载力得不到有效发挥。利用有限元软件包ANSYS,建立了单桩复合地基有限元模型,分析了褥垫层厚度和变形模量对桩土应力比的影响,经与试验数据进行分析比较,得出了与试验结果相一致的结论。通过有限元分析结果与试验结果的对比分析,确定了CFG桩复合地基褥垫层的选用原则,从而为复合地基设计中褥垫层的设计提供了依据。     

列车激振荷载下PCC桩复合地基动力分析

PCC桩-网复合地基作为一种新型处理软土路基的结构形式,在软弱土地区高速铁路建设中已获得应用,其在列车激振荷载下的动力特性值得研究。本文确定了合理的列车动荷载加载形式,应用有限元软件ABAQUS建立了轨道-路堤-桩-土复合地基三维动力耦合有限元模型,基于基床、桩、垫层和地基模量参数变化,进行了路堤、桩体以及地基土的动力特性分析。结果表明：PCC桩复合地基动应力响应有别于实心桩,动应力波在管桩中发生反射交叠作用,桩与垫层动力相互作用大于土与垫层动力相互作用。基床表层模量变化对桩-土动力变化影响不大。垫层刚度的增加提高了桩体的动荷载分担比,同时桩顶动应力随着桩与垫层动力相互作用的增强而增大。随着PCC桩模量的提高,动应力在桩体中传播速度加快,动应力增大,使其承担了大部分动荷载,有效地降低了地基土承受的动荷载,同时减弱了上部荷载在复合地基内部影响。随着距离中心桩距离的增大,边桩动应力逐步减小。     

褥垫层对复合地基承载特性影响的试验研究

通过现场静载荷试验,研究了不同厚度、不同材料的褥垫层对夯实水泥土单桩及多桩复合地基承载特性的影响。试验结果表明,随垫层厚度的增加,桩身分担荷载的比例逐渐减小,而桩间土分担荷载的比例却逐渐增大,表现为桩土应力比随垫层厚度增加而降低的特点。另一方面,垫层材料性能越好,则调整桩土协调变形的能力越强,即要求设置的褥垫层厚度越薄。对试验的两种材料不同厚度的褥垫层,其最佳厚度为0.2～0.3 m。     

考虑桩端刺入沉降的桩土自平衡式复合地基设计

复合地基的本质是增强体与地基土通过变形协调共同承担上覆荷载。褥垫层的设置起到了协调桩土变形的作用,但褥垫层工作性状及变形特性尚不明确,其厚度设计仍然参考规范依靠经验判断,往往不能充分发挥地基土的承载作用。目前复合地基设计通常采用褥垫层调节桩土变形,而忽略了桩端刺入沉降协调桩土变形来发挥地基土的承载作用,为了利用桩端刺入沉降协调桩土变形,充分发挥桩间土承载的作用,减薄褥垫层或不设褥垫层并减小设计桩长,以期降低地基处理费用,实现桩土共同承担荷载的目的,建立了通过控制桩端刺入沉降协调桩土变形的自平衡式复合地基设计方法。通过与褥垫层方法对比以及工程实例计算,结果表明,该方法可更好地发挥桩土承载作用,为复合地基优化设计提供参考。     

厚垫层-砂桩复合地基现场试验研究

以瓯江北口大桥南锚碇巨型沉井场地地基处理为科研背景,研究厚垫层-砂桩复合地基的适用性及其承载力的影响因素,针对不同的垫层材料、垫层厚度和砂桩间距共进行了9组静载试验。为得到砂桩施工对周围已完成砂桩的影响程度,还进行了砂桩施工相互影响试验。试验结果表明：厚垫层-砂桩加固软土地基效果非常好,是大型沉井地基处理较为理想的方式;垫层含水率、垫层材料和垫层厚度对其承载力的影响程度均大于砂桩间距;砂桩施工过程对周围已完成砂桩的影响和对周围土体的影响具有很大差别,利用传统沉桩挤土理论分析砂桩施工对周围已完成砂桩的影响将产生较大偏差;砂桩施工对周围已完成砂桩会产生较大影响,最大影响范围主要集中在地表以下1/3桩长范围内,影响程度与土层的种类和性质有密切关系,土性越好,影响程度越小;可利用增大砂桩间距和已有砂桩的阻隔效应减小影响程度。     

高速公路CFG桩复合地基褥垫层作用机理研究

CFG桩 (cement fly-ash gravel pile) 复合地基的核心技术是设置褥垫层,而褥垫层设计的是否合理,对CFG桩复合地基的承载与变形特性都产生较大的影响。根据太沙基基本理论,详细地讨论了CFG桩复合地基褥垫层作用机理,并推导出CFG桩复合地基最佳桩间距、合理褥垫层厚度、桩土应力比、实际置换率的解析表达式。计算结果与工程实例对比表明了该解答的可行性,能够为CFG桩复合地基的优化设计提供帮助与指导。