循环荷载下楔形劲芯水泥土复合桩工作特性试验研究

楔形劲芯水泥土复合桩作为一种新型组合桩,为探究其在公路、铁路等长期承受循环荷载下工程应用的工作性状,对4根不同桩芯楔角、静荷载比和循环荷载比的复合桩进行模型试验,研究了静载极限承载力及循环荷载下累计沉降、桩身轴力分布、桩端阻力和侧摩阻力。试验结果表明：静载作用下楔形内芯复合桩的承载能力要优于等截面内芯复合桩;复合桩累计沉降会随着静荷载比和循环荷载比的增大而增大,并在不同动静荷载组合下可分为稳定型、发展型和破坏型3种类型,同时给出满足各类型的荷载取值范围;芯桩与水泥土外桩之间的相互作用并未发生明显弱化现象,楔形芯桩复合桩能充分发挥桩侧上部土体的侧摩阻力,并能有效减弱芯桩端部应力集中现象,因此其抵抗循环荷载的能力要优于等截面芯桩的复合桩。     

素混凝土劲性水泥土复合桩承载机理分析

在软基中先施打半刚性水泥土类桩（M桩）,水泥未硬凝时再施打劲性桩,形成素混凝土劲性水泥土复合桩（MC桩）。结合工程实例,根据现场静载试验、应力监测及ABAQUS有限元计算结果,研究了素混凝土劲性水泥土复合桩的受力性状,分析总结了素混凝土劲性复合桩的承载机理。通过与常规劲性桩的比较表明：（1）素混凝土劲性水泥土复合桩呈现复合地基性状;（2）素混凝土桩身应力集中显著,沿深度急剧减小,至桩端接近为“0”,通过劲芯传递到侧壁和桩端的水泥土体中,增大了荷载作用于水泥土体的面积,使复合桩全长范围内的侧阻力和端阻力得到充分发挥;（3）素混凝土桩芯比常规劲性桩更能与水泥土协调匹配,不会刺入水泥土外芯的底端。     

混凝土芯水泥土搅拌桩的有限元研究

混凝土芯水泥土搅拌桩是适用于软土地基处理的一种新型复合桩 , 具有施工方便 、造价低廉 、单桩承载力高等优点 。 在静试验的基础上, 采用弹塑性有限元方法研究了该桩在竖向荷载下的力学性状 ,包括桩土和桩内外芯应力比 , 荷载的传递, 桩侧塑性区分布以及沉降特性等 。     

深长变径搅拌桩荷载传递规律的试验研究

采用一种新型的地基处理方式--变径水泥土搅拌桩,处理了浙江省湖州地区深达20多米的深厚软土地基,通过对载荷试验和桩身应力实测资料的分析,研究了深长变径搅拌桩的承载特性和荷载传递机制。研究表明,受到桩身强度的限制,荷载沿桩身传递限定在一定范围内;由于桩径的变化,桩身应力在变截面处出现了应力集中现象;桩身轴力沿深度逐渐衰减,且在变径位置以上桩体衰减速率较下部快;最大侧摩阻力发生在桩顶附近,在变径处附近由于扩大头端承作用而锐减,但变径位置以下一定深度范围内的桩侧摩阻力得到提高;扩大头端承力随桩顶荷载的增加而逐渐变大,但占总荷载的比例不大,桩侧摩阻力仍提供了大部分的承载力,因此变径水泥土搅拌桩属于有支点端承力的摩擦桩。结合3种不同单桩破坏模式,提出了深长变径搅拌桩的单桩极限承载力计算公式,经过试算发现与现场试验结果相差在10%以内,计算结果可靠,可推广应用于实际工程中。     

高喷插芯组合桩荷载传递机制足尺模型试验研究

高喷插芯组合桩（简称JPP）是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩,为了对其荷载传递机制有更深入的认识,以自行开发的大型土工试验模型槽为依托,进行了JPP桩、灌注桩和高压旋喷水泥土桩静载荷对比试验。通过埋设在JPP桩中的监测仪器对桩身轴力、桩端阻力以及桩体沉降等进行了直接量测,进而分析了JPP桩中管桩与水泥土轴力的分布和内外侧摩阻力的分布。试验结果表明,JPP桩与同桩长、同桩经灌注桩相比承载力高30%以上;JPP桩变形由芯桩控制,管桩轴力分布与水泥土轴力分布规律不一致,但同一截面上管桩和水泥土的轴力比值约为其弹性模量的比值;内外摩阻沿桩身的分布规律类似,内摩阻是外摩阻的1.62倍左右,约为JPP桩直径和管桩直径的比值;桩侧摩阻力与桩土相对位移近似双曲线分布,桩端阻力和桩端位移也近似双曲线分布。     

劲性搅拌桩复合地基承载性能静动力分析

以有限元程序ANSYS为工具,建立三维有限元模型,分析了劲性搅拌桩在竖向荷载下的桩身应力、位移和不同芯桩长度和截面含芯率的极限承载力以及劲性搅拌桩和混凝土桩单桩极限承载力的差异。对不同地震作用下劲性搅拌桩的桩-土-上部结构的相互作用进行了时程分析,并与桩基础做了对比,进而对影响劲性搅拌桩复合地基抗震性能的主要因素进行了研究。结果表明,劲性搅拌桩所承担的荷载主要由侧摩阻力分担;劲性搅拌桩存在一个最佳内外芯桩长度比和最优截面含芯率。在相同地震作用下,劲性搅拌桩单桩的最大弯矩和剪力均小于桩基础;单桩的最大弯矩出现在距桩顶（0.2～0.4）L 处;截面含芯率对劲性搅拌桩弯矩和剪力的影响程度较芯桩长度大,水泥土模量对之影响甚微。     

夯实水泥土桩荷载传递规律的试验研究

针对夯实水泥土桩的施工方法,在桩身埋设特制的应变传感器,测定桩身应变,进而计算桩身轴力,由此得出桩侧摩阻力,在此基础上分析夯实水泥土桩荷载传递规律及侧摩阻力的分布特征。结果表明,由于夯实水泥土桩体强度的限制,荷载沿桩身的传递限定在浅层一定范围内,桩身变形、轴向荷载、桩侧摩阻力分布主要发生在此范围内,而且变化梯度较大。     

基坑支护的混凝土芯搅拌桩有限元分析

介绍了一种新型的基坑支护形式,即混凝土芯水泥土搅拌桩,它是一种融合了复合地基和桩基础优点的地基处理方法,是一种结合围护挡土结构和防渗止水帷幕功能于一体的支扩结构.笔者还采用有限元方法分析了基坑支护中的混凝土芯水泥土搅拌桩的位移大小分布和方向分布、应力大小分布和方向分布、塑性区的分布和临空面的水平位移.分析结果表明,采用门型结构的混凝土芯水泥土搅拌桩进行支护,既安全可靠,又经济可行.     

水泥土搅拌桩桩身质量的电阻率分析

通过对某高速公路软基处理试验段水泥土搅拌桩芯样强度与电阻率指标的分析发现,水泥土搅拌桩的桩身质量与其施工工艺密切相关;在特定的施工工艺条件下,水泥掺入比与搅拌均匀性是影响桩身质量的2个重要因素;在相同深度处,桩身水泥土芯样的竖向电阻率高于其水平向电阻率;桩身水泥土芯样的电阻率与其无侧限抗压强度之间存在着很好的线性相关关系;水泥体芯样水平向电阻率的标准差在一定程度上反映了水泥掺入量和搅拌均匀性。综上所述,利用水泥土的电阻率及其相关指标对大规模施工条件下水泥土搅拌桩的桩身质量进行定量分析是一种经济、无损、简便和科学的方法。     

双向水泥土搅拌桩加固软土地基试验研究

针对国内水泥土搅拌桩应用中存在的技术问题,介绍了自行研制的双向水泥土搅拌桩及其施工工艺;通过工程实例和试验数据分析,对双向水泥土搅拌桩与常规水泥土搅拌桩在现场施工工艺、标准贯入试验、桩身芯样无侧限抗压强度和电阻率试验以及经济、社会效益等方面进行了对比分析。研究表明,双向水泥土搅拌桩具有优越的工程特性及较大的社会经济效益。     

Plate Load Tests of Composite Foundation Reinforced by Concrete-Cored DCM Pile

The concrete-cored deep cement mixing (DCM) pile is a new kind of composite pile created by inserting precast core pile into the DCM column socket and has only been used in a few projects to date. The bearing mechanism of concrete-cored DCM pile composite foundation has not been investigated systematically. In this paper, plate load tests (PLT) on single pile composite foundation were conducted in Nanjing–Changzhou expressway, Xinhua district in Jiangyin city and Nanjing surrounding (NS) expressway. Following the results of the PLT, a comparison of ultimate bearing capacity between composite foundation reinforced by concrete-cored DCM pile and DCM column was made. During the PLT process, the vertical stress of surrounding soil and DCM column socket was measured using pressure cells. The vertical stress of precast core pile was obtained using steel stress gauge welded onto the reinforcement. Based on the vertical stress of surrounding soil, DCM column socket and precast core pile, the skin friction and load sharing ratio were obtained. The variation in surrounding soil properties depending on the installation of concrete-cored DCM pile was also analyzed using the results from cone penetration tests (CPT) taken in NS expressway. With the analysis of results for stress tests and CPT, the bearing mechanisms of composite foundation reinforced by concrete-cored DCM pile are obtained.     

Bearing capacity and settlement of concrete-cored DCM pile in soft ground

A new kind of composite pile named Concrete-cored DCM (Deep-Cement-Mixing) pile is introduced for supporting medium loads in soft clay ground. This composite pile is composed of an inner precast concrete pile and an external DCM pile socket, where the high strength concrete pile is designed to bear the load of building, and DCM pile socket acts to transfer axial force into the surrounding soils by skin frictions. In this paper we introduce its application in soft ground, and tentatively investigated its bearing capacity and settlement using static loading tests and Finite Element Method. Our study indicates that concrete-cored DCM pile acts as a friction pile and is an economical and effective method for settlement control and capacity improvement in soft clay ground. This study is also valuable for research on the mechanism of other composite piles. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

真空联合堆载预压下混凝土芯砂石桩复合地基固结特性理论分析

真空联合堆载预压与混凝土芯砂石桩复合地基相结合是处理深厚软土地基的一种新方法。该方法既能利用预制混凝土芯桩提高地基承载力,又能利用砂石外壳缩短排水路径、传递真空负压,加快固结。根据真空联合堆载预压下混凝土芯砂石桩复合地基的固结特点,将堆载预压和真空预压的固结效应分开考虑,然后再进行叠加,推导出了真空联合堆载预压下混凝土芯砂石桩复合地基的平均固结度解析解,并利用三维数值模拟对平均固结度解析解进行了验证。通过对解析解的参数分析,探讨了置换率、涂抹区大小及渗透系数、混凝土芯砂石桩长径比和芯桩率对混凝土芯砂石桩复合地基固结特性的影响。结果表明,混凝土芯砂石桩复合地基的固结速率随着置换率和芯桩率的增大而增大,随涂抹区和砂石外壳直径之比、未扰动区和涂抹区渗透系数之比、长径比的增大而减小。     

混凝土芯砂石桩的单桩承载力时间效应分析

在饱和软黏土地基沉桩过程中,挤土桩桩周土体将遭受相当大的挤压应力并引起很高的超静孔隙水压力,桩周土体超静孔隙水压力的消散,使桩周土体有效应力相应地增长,单桩承载力在间歇期内也会随着时间而逐渐增加。基于挤土桩沉桩过程所产生的挤土效应,运用圆孔扩张理论和固结理论分析了新型软基处理技术-混凝土芯砂石桩的挤土性状,并与软基处理中常用的CFG桩作了比较,从单桩侧摩阻力的时间效应方面分析了混凝土芯砂石桩的优越性。     

考虑砂石桩固结的混凝土芯砂石桩复合地基固结解析解

考虑了混凝土芯砂石桩复合地基中砂石桩的环形排水通道、砂石桩体内的径、竖向渗流和土体施工扰动,并采用桩土共同分担荷载的初始条件,得到了混凝土芯砂石桩复合地基固结问题的控制方程,给出了控制方程的解答;并分别给出了复合地基按应力和按变形定义的总平均固结度,分析了砂石桩桩体渗透系数、芯桩与砂石桩直径比对地基固结性状的影响。结果表明：对于混凝土芯砂石桩复合地基按应力定义的固结度与按变形定义的固结度表达式不同;地基的固结随着砂石桩桩体渗透系数增加而加快;砂石桩直径一定的情况下,固结速率随芯桩直径增大先增大后减小。最后对本文解和以往的两种解做了比较,与以往解相比本文解能够同时考虑环形通道和桩土荷载分担,给出的固结度介于以往的两种解之间。     

静压管桩桩-土作用机制及其竖向承载力确定方法

为深入研究静压管桩桩土的作用机制及其竖向承载力的确定方法,以长春地区建筑工程使用的静压管桩为例,采用数值模拟方法和桩的载荷试验,分析了桩对桩周土的挤压作用以及桩端阻力变化规律。结果表明：桩被压入土体过程中,主要受到桩侧摩阻力和桩端阻力的作用,并造成桩周及桩端附近土体受到挤压而变形;随着桩入土深度的增加,桩顶荷载逐渐增大,而且桩径越大,相应深度的桩顶荷载就越大;同时,随着桩入土深度的增加,桩端阻力在单桩竖向承载力中的比例有规律地下降。根据桩端阻力在单桩承载力中所占比例与入土深度的关系,提出了静压管桩单桩承载力特征值的计算方法;对比建议公式和经验公式计算结果,其比值为0.57~1.26,两者结果接近。因此,文中所提出的单桩承载力特征值的确定方法是可行的。     

刚性桩复合地基的主动土压力分析

桩足够长、桩间距不大于6倍桩径的刚性桩复合地基中,在桩间土内部的剪切力和桩土间摩擦力共同作用下,桩顶段桩间土压力仅在一定深度范围内有所增加,且随深度迅速衰减,而桩顶段桩身轴力随深度增加。基于刚性桩复合地基的这一特点,紧邻刚性桩复合地基开挖基坑且基坑底高于刚性桩桩底时,得出刚性桩复合地基上的附加荷载作用在支护结构上的主动土压力可以简化为倒三角形,最大主动土压力作用在刚性桩桩顶平面与支护结构相交处,随深度增加,主动土压力迅速衰减至0。实践表明该计算方法比较符合工程实际。     

基于双曲线模型的T型刚性桩荷载传递特性研究

假定桩土荷载传递函数为双曲线模型,分析T型刚性桩荷载传递机制,建立桩及桩帽下土体的竖向位移、竖向应力、侧摩阻力与深度之间的控制微分方程。采用微分方程近似解法,推导出相应的解析表达式。利用桩顶沉降作为已知条件进行求解,所得结果能够出反映T型桩荷载传递性状规律,即桩身轴力随深度增加而减小;桩身侧摩阻力随深度增加呈现出先增大后减小;桩土应力比与荷载有关。文中方法的计算值更接近于试验结果,可为工程设计提供理论基础。     

软土地层桥梁群桩基础桩土共同作用性状的非线性有限元分析

通过对某高速铁路特大桥群桩基础进行三维非线性有限元分析,并结合现场试验得出的规律进行相应的对比分析,研究了软土地层桥梁群桩基础桩身轴力、桩侧摩阻力、基底土体附加应力、孔隙水压力分布、超孔隙水压力消散和群桩基础荷载沉降规律。计算结果表明,基桩所承受的轴力,角桩＞边桩＞中心桩,角桩和边桩的轴力沿桩身减小的幅度较大,而中心桩的轴力沿桩身减小的幅度稍小;各基桩桩侧摩阻力的发挥情况,侧摩阻力值总体上呈角桩＞边桩＞中心桩,相对滑移量基本呈上大下小的形态,即桩身上部桩-土之间产生的相对滑移量较中下部要大;外荷载作用下产生的土体附加应力和超孔隙水压力主要集中在承台底以下土体的一定范围内,其衰减梯度沿深度方向逐渐降低,随着固结时间的延长,群桩基础沉降达到稳定。