高速铁路沉降控制复合桩基的性状试验研究

基于沉降控制设计理念,无砟轨道京沪高速铁路地基处理采用筏板+垫层+疏桩的方法,形成复合桩基以实现有效减少工后沉降和充分利用地基承载力的优化加固方案。为探索该新方法沉降控制机制,选用CFG桩开展了复合桩基现场试验研究,对复合桩基在高速铁路路基填筑、静置、预压卸载过程中的地基沉降变形、桩和桩间土土压力、筏板顶与底部压力进行了长期观测,分析了路基沉降变形、桩-土应力比和荷载分担比以及筏板的受力随填筑高度和固结时间的变化规律。研究表明：筏板＋垫层＋疏桩联合加固地基方案在初期充分发挥了桩间土承载作用,导致桩与桩间土产生差异沉降;随着垫层的调节作用,筏板可集中发挥桩体的承载能力及显著提高桩顶应力集中程度,地基土沉降主要发生在加固区范围内,从而揭示了复合桩基在路基荷载下的承载机制和变形特性。现场试验结果可为指导高速铁路CFG桩复合桩基设计参数的进一步优化提供试验依据。     

沉降控制复合地基设计与测试研究

分析了深层搅拌桩复合地基承载特性及影响复合地基沉降变形的因素,针对具体工程,对深层搅拌桩复合地基以沉降作为控制标准进行设计,并通过桩间土应力和桩顶应力的测试,研究了复合地基桩土应力分布特性。沉降监测结果表明,该建筑物沉降量与预测值较为接近,表明在软土层较厚并且存在软弱下卧层地区,复合地基按沉降控制设计是可行的。     

复合桩基设计与沉降分析

介绍了复合桩基的设计理论和步骤,分析了复合桩基的沉降发展过程,用Geddes应力解的分层总和法计算桩群分担荷载所引起的地基沉降,以Boussinesq应力解的分层总和法计算承台下土分担的荷载所引起的地基沉降,将二者之和近似作为复合桩基的沉降。对某住宅楼基础采用复合桩基设计,布桩数约为常规桩基设计的1/3,节约造价近35％。复合桩基最大沉降量较常规桩基设计大,但仍在基础容许沉降范围内。     

长短桩组合多元复合桩基技术的应用研究

论述了长短桩组合多元复合桩基的设计原理,分析了复合桩基承载力和地基沉降的计算方法。并结合灰砂桩与CFG桩组合桩基处理工程实例,介绍了按长短桩多元复合桩基设计计算、施工技术和处理效果。实践证明,长短桩复合桩基组合形式多样,不受桩型选择限制,可实现单元组合或多元组合,它能充分发挥桩间土、短桩和长桩三者的潜能,大幅度地减少了长桩的用量,确保地基承载能力,并可有效地控制基础整体沉降和差异沉降,其应用前景广阔。     

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。     

用换填法及刚性桩复合地基处理桩基质量事故

通过对某一工程桩基质量事故的分析,提出了一种经济合理有效地处理方案。该方案在充分利用原有桩基的同时,用人工级配的砂石料对原设计基底土进行换填,组合成刚性桩复合地基,有效地提高了地基承载力,使建筑物的沉降控制在允许范围内。     

带桩筏基系统的弹塑性分析与设计方法研究

采用ABAQUS有限元程序中的线性扩展D-P模型对带桩筏基下的地基土进行弹塑性模拟,建立了带桩筏基系统的ABAQUS程序三维有限元模型。经比较各种桩、筏基础的内力与沉降关系计算结果,得到了带桩筏基的一些工作特性。在此基础上结合《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002),改进了传统的复合桩基设计方法,讨论了“三阶段”设计理念的可行性,并将其应用于工程实例。分析结果表明,改进的复合桩基设计方法和“三阶段”设计方法较常规设计方法更加经济合理。     

带帽PTC单桩和复合地基承载特性试验研究

结合苏-沪高速公路疏桩复合地基处理工程,进行了自由带帽PTC管桩和双带帽PTC管桩复合地基的现场足尺试验研究。根据试验结果,研究了桩身-桩帽-桩间土的相互作用机理和承载特性,分析了桩帽、桩间土和桩端承载的滞后效应,以及桩帽、桩间土对桩身的消减作用。认为管桩复合地基的第1阶段桩身控制沉降,第2阶段土体控制沉降,探讨了桩帽-桩间土荷载分担比及应力比在不同沉降阶段的变化规律。最后,还提出了桩帽尺寸的设计方法以及取消碎石垫层的建议。     

南京地区复合桩基设计思考

根据笔者参与设计的南京地区复合桩基工程实例,对复合桩基的设计方法和适用情况等作了进一步的探讨,重点分析了复合桩基单桩承载力的确定、桩的布置及施工、桩基优化设计、沉降预测和安全系数等方面的内容,对推广复合桩基更为广泛的工程应用,具有积极的实际意义.     

按复合桩基设计锚杆静压桩处理地基

基于复合桩基设计理论,针对一采用锚杆静压桩处理烂尾楼地基的工程实例,分析了基础的承载力与沉降随锚杆桩数量的变化,对设计方案进行了优化,同时,讨论了锚杆桩施工后桩与土体的荷载分担和基础整体安全度。分析表明：采用复合桩基的设计理论,可以减少地基处理需要桩数,节约经济投入。     

Integral equation method for analysis of piled rafts with dissimilar piles under vertical loading

In a piled raft, the length and arrangement of piles has a significant effect on the stresses and deflections of the raft. The use of piles with different dimensions and properties below a raft is an innovative concept and can optimize the design of a piled raft. In this study, an integral equation method with a fictitious pile model was adopted to analyze the piled raft foundation with dissimilar piles. The Fredholm integral equations of the second kind were obtained for this problem. The loads shared by piles and subsoil, the load transfer, and the settlement of the piled raft were obtained using numerical calculation. The results from the present method were compared with those in the literature. An optimization technique was introduced to design piled rafts with dissimilar piles. The stiffening effect of piles on the surrounding soil is also discussed as compared the conventional interaction factor approach.     

基坑开挖时立柱桩的沉降计算

在基坑工程中,立柱桩和工程桩形成了长短桩复合桩基础。通过有限元法模拟桩侧摩阻力分布的变化,认为在这种复合桩基础中短桩（工程桩）的存在会影响到长桩（立柱桩）桩侧摩阻力的分布。根据剪切位移法得到考虑短桩影响的计算方法,并将被影响后的长桩桩侧摩阻力分布形式做了等量简化,使之适用于Geddes应力法。提出了利用Geddes应力法计算长短桩复合桩基础沉降的方法,并编制了相应的计算程序PLS,根据实际工程资料进行验算的结果与实测数据基本一致。     

长短桩复合地基设计计算的探讨

通过对长短桩复合地基承载力计算的不同公式进行对比分析 ,提出比较适宜的设计方法 ,并提出其沉降计算公式和加固效果检测方式 ,并将长短桩复合地基理论灵活应用于补桩设计     

沉降控制复合桩基数值模拟分析

沉降控制复合桩基在上海软土地区建筑工程中得到了广泛应用,根据沉降控制复合桩基自身的特点,提出了简化的三维有限元分析模型,模拟了桩土及其承台之间复杂的相互作用,通过计算分析,得到了若干可供工程设计参考的结论.     

Design method of piled-raft foundations under vertical load considering interaction effects

The paper has proposed a design method considering interaction effects for a piled raft foundation. In this method, the raft is considered as a plate supported by a group of piles and soil. The ultimate load capacity of the pile group is taken into account in calculating the settlement when the foundation is subjected to a large vertical external load. In addition, this method supports estimation of the nonlinear behaviour of the piled raft foundation by considering the nonlinear behaviour of the piles.A step-by-step procedure to apply the proposed method to calculate the settlement and distribution of the bending moment of the piled raft foundation is introduced. To verify the reliability of the proposed method, models of a 16-pile raft and a 9-pile raft with different pile lengths embedded in homogeneous silica sand were tested in a centrifuge and comparisons were made between the results of the proposed method, the results of centrifuge tests, and those of Plaxis 3D. Good agreement between centrifuge modelling and the proposed method is demonstrated, thus showing the potential of the proposed method.     

路堤荷载作用下柔性桩复合地基的沉降分析

为了寻求路堤荷载下柔性桩复合地基沉降计算的简便方法,基于已有的研究成果,将桩侧摩阻力分布简化为分段线性模式,根据桩长与临界桩长的大小关系,结合桩?土?垫层三者在交界面上的应力与压缩变形协调条件,运用单位元法推导了柔性桩复合地基加固区的沉降计算公式,并采用分层总和法计算复合地基下卧层的沉降量。结合工程实例对计算结果进行验证,结果表明：采用理论方法计算的柔性桩复合地基沉降量与现场实测沉降结果吻合较好,证明理论计算方法的合理性,且能较好地反映路堤荷载作用下柔性桩复合地基的工作性状。进一步分析表明：在临界桩长范围内,桩与桩间土相互作用,最大限度发挥了复合地基桩间土的承载能力;此外,由于桩侧负摩阻力对桩体有拖拽作用,桩身轴力在桩体中性面位置处达到最大值。因此,在工程设计中要高度重视和运用临界桩长和中性面的概念。     

刚性桩复合地基沉降计算的简化方法

既简便又具有较好精度的刚性桩复合地基沉降计算方法仍是工程实践中迫切需要而又有待于解决的问题,文中提出了一个解决的简化方法。在刚性桩复合地基中,由于桩间土荷载水平不高,将桩间土荷载-沉降曲线近似为线性。当桩的荷载水平不高时,对桩的沉降可按线性考虑,线性关系可按线弹性方程计算得到。若桩可能进入非线性甚至塑性,则假设桩的荷载-沉降曲线满足双曲线规律,可较好地考虑桩的非线性沉降过程。通过计算单桩承载力特征值下的沉降,然后通过双曲线方程特点得到桩的非线性沉降方程。对于有单桩静载试验的情况,提出直接利用单桩试验曲线建立单桩的双曲线方程。最后依据共同作用时桩和桩间土的变形协调条件和静力平衡方程,即可计算其实际基础下复合地基的沉降,从而得到一个刚性桩复合地基沉降计算的简化方法。工程实例表明,简化是方法既简便又具有较好的精度,可为工程实践提供一个有效实用的计算方法。     

Analysis of piled raft coefficient and load-settlement on sandy soil

A piled raft foundation is a combined foundation, which is developed to utilize the load-carrying capabilities of both raft and piles. To obtain an optimum piled raft design, it is important to properly evaluate and consider the load-sharing behavior between the raft and piles, which changes according to the settlement level of the piled raft. In this study, 27 three-dimensional finite element models were analyzed to investigate the piled raft coefficient with linear and nonlinear load-settlement behaviors. The length of piles was varied between 10, 15, and 20 m. The spacing between pile centers was varied between 3D, 5D, and 7D, and the pile diameter was kept constant. The number of piles and the distance between the exterior piles and the edge of the raft were maintained at 9 and 1 m, respectively. The sand conditions varied between dense, medium, and loose. The results indicated that the piled raft coefficient increases when the load-settlement curve is linear and decreases when the load-settlement curve is nonlinear. The influence of the incremental increase in pile length on the piled raft coefficient is more pronounced in short piles than in longer piles. The raft thickness has a negligible effect on the piled raft coefficient.     

考虑上部结构的桩筏基础非线性共同作用分析

当前虽然已有考虑桩筏非线性的设计,但仍无人在此基础上,考虑上部结构。因此考虑上部结构,进一步认识其与桩筏基础非线性共同作用机理,优化桩筏基础设计,具有重要的现实意义。本文以子结构法凝聚上部结构的荷载及刚度,以平面壳体单元模拟筏板,按有限层法模拟桩土之间的弹性相互作用,用广义剪切位移法模拟桩的非线性工作性状,建立了一种考虑上部结构共同作用的桩筏基础非线性分析方法,并编制了分析程序。通过实例分析,探讨了上部结构与桩筏基础非线性共同作用的机理,研究了合理布桩方式,探讨了以差异沉降为目标的优化设计的可能途径。