楔形桩与圆柱形桩复合地基承载性状对比研究

基于剪切位移法,引入Mylonakis & Gazetas桩-土相互作用及Winkler地基模型,导出了复合地基中桩-桩、桩-土及土-土相互作用柔度系数;在此基础上,提出了一种综合考虑桩-土-垫层共同作用的复合地基分析方法,并利用Matlab软件编制了相应的计算程序。为了验证该方法的可行性,对楔形桩和圆柱形桩复合地基进行了模型对比试验,并利用该方法对两个模型试验进行了计算分析,试验及理论结果均表明,桩顶平面处的桩间土反力保持着类似天然地基的马鞍形分布,圆柱形桩复合地基的承载力明显低于楔形桩复合地基的承载力,同时,圆柱形桩复合地基的桩土平均应力比明显高于楔形桩复合地基的桩土平均应力比,楔形桩对缓解复合地基中桩顶应力集中,充分利用天然地基的承载能力具有良好的调节作用。     

桩-筏(网)复合地基桩土应力比现场测试研究

桩土应力比是刚性桩复合地基的一个重要设计参数,通过对沪宁城际铁路路基试验段CFG桩-筏(网)和PHC桩-筏复合地基桩土应力进行长期观测,分析了桩土应力变化规律,对桩土应力横向分布、桩间土应力变化、桩土应力比及荷载分担比等进行了对比研究。研究表明:桩土应力比与填筑荷载成非线性关系,与桩土相对刚度密切相关;桩土应力横向呈不规则锯齿形分布,桩顶应力集中现象明显,桩间土承载作用在填筑初期得到了充分发挥,桩土差异沉降迫使桩顶承受更多荷载,褥垫层和土工格栅调整了桩土荷载分担,揭示了路堤荷载作用下桩-筏(网)复合地基承载机制。     

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。     

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。     

高层建筑刚性桩复合地基反力现场测试研究

基于对高层建筑下带垫层刚性桩复合地基桩及桩间土压力的原位测试结果,分析了复合地基的桩顶及桩间土表面压力分布特征、桩与桩间土荷载分担特性及基础的荷载-沉降特性。实测结果表明,垫层的设置可较好地发挥桩间土的承载力,实现桩土共同承担上部结构荷载。将所得结果与载荷试验得到的结果进行对比,所得结论可供理论研究和工程设计参考。     

CFG桩复合地基受力性状三维数值模拟研究

以工程应用实例为背景,运用有限差分法数值模拟方法分析了在分级加载工况下CFG桩单桩及复合地基的变形和受力特征,模拟了桩-土共同承担荷载的复合效应以及褥垫层的效用.模拟结果表明,将具有刚性桩特点的CFG桩以一定的密度置入地基土中,可以有效地提高原地基土的承载能力,桩体应力发挥丰要集中在1/2桩长范围之内,适当加大桩长有助于控制地基变形,同时桩顶褥垫层的设置对于调整桩-土应力的分担起到了积极的作用,该分析方法及模拟成果对于类似工程具有一定的参考价值.     

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。     

岩溶区CFG桩复合地基的桩土作用研究

水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩。本文以某小区地基处理工程为例,采用数值模拟方法,从桩-桩间土、桩-桩端、桩-桩长、桩-桩身弹性模量等的沉降关系及复合地基-置换率、褥垫层―桩土应力的关系几个方面对CFG桩的桩土作用进行研究。结果表明,桩沉降量随着桩间土模量、桩端模量、桩身弹性模量、桩长、置换率等的增加沉降量减少。褥垫层越薄,桩顶应力越大,桩间土应力越小,垫层越厚,桩顶应力越小,但垫层厚度超过一定的临界值后,对桩土间应力就不会产生较大影响。得出CFG桩复合地基的适用性,为同类工程技术施工提供参考。     

复合地基相互作用系数解法及参数分析

采用积分方程法推导出求解桩-桩、桩-土、土-土之间的相互作用系数所需要的第2类Fredholm积分方程,利用叠加原理对复合地基进行计算分析。通过与试验结果的比较,验证了计算方法的正确性,并对复合地基的沉降、各桩以及土之间的荷载分担情况进行了参数分析。该方法能够用来分析大规模复合地基,具有一定的工程应用前景。     

包裹碎石桩和碎石桩复合地基抗震性能对比试验研究

包裹碎石桩是在碎石桩外包裹一层土工材料制成的一种新型桩体,由于包裹作用,碎石桩的刚度和抗剪强度得到了明显提高。然而,目前有关包裹碎石桩的研究较少,特别是其抗震性能方面。鉴于此,通过开展包裹碎石桩复合地基和碎石桩复合地基振动台模型试验,在考虑不同类型、幅值的地震波作用下,研究两种复合地基的加速度、桩土应力、破坏现象和位移,进而对比分析这两种复合地基的动力响应规律和抗震性能。试验表明:包裹碎石桩桩顶和桩间土水平方向加速度放大系数均约为碎石桩的2倍;相同地震波条件下,包裹碎石桩复合地基的峰值桩-土应力比约为碎石桩复合地基的3倍;与碎石桩复合地基相比,0.9g人工波加载后包裹碎石桩复合地基在较大区域内产生较窄裂缝;包裹碎石桩复合地基产生的总沉降较碎石桩复合地基减小了51%。因此,包裹碎石桩复合地基的抗震性能优于碎石桩复合地基。     

深厚软土超大基坑中双门架式支护结构

传统双排桩单门架式支护结构是软土地区基坑支护设计中常用的一种支护手段,由于其施工简便、不需设置内支撑、投资小并节约场地而被经常采用。但在深厚软土超大型基坑且中等开挖深度时采用,往往会出现基坑侧向位移大、沉降大、结构稳定性差的问题。结合对传统门架式支护结构的改进,在软土大型中等深度开挖基坑工程中提出了不设内支撑的双门架式支护结构形式,进一步提高支护结构整体安全稳定性和控制支护结构侧向位移,通过将该结构设计应用于绍兴县一小区项目地下室基坑支护工程,验证了该改进方法的适用性和可行性,为今后类似工程提供了宝贵的经验。     

箱涵顶进工艺在玄武湖水底交通隧道方案中的应用

在玄武湖水底交通隧道筑堤开槽埋管方案中,为确保古城墙的安全,可采用箱涵顶进工艺穿越古城墙基础。介绍了箱涵顶进工艺的结构设计及实用前景。     

A method for frost jacking prediction of single pile in permafrost

In this paper, a model is proposed to simulate frost jacking performances of a pile foundation within an axisymmetric pile–soil system through a coupling strategy. We consider three diversified stages for frost heave of adjacent foundation soil below freezing point, where mathematical expressions for the volumetric strain are given in terms of volumetric ice content, negative temperature and porosity. A modified strain-softening model characterizing frozen soil–pile interactions is established based on experimental results, taking into account the effects of normal pressure, negative temperature and moisture content. The proposed computational approach is then illuminated and validated via the numerical example of a simplified bridge pile foundation under natural permafrost condition. Variation of temperature regime, volumetric ice content, displacement and stress over time is analyzed. This model can be further applied to evaluating effects of different countermeasures that mitigate frost jacking hazard of single pile subjected to cold climate.

     

Influence of pile installation on adjacent structures

Pile installation leads to significant changes in the main state variables of the surrounding soil. In addition, the installation process may have an influence on adjacent or intersecting structures such as pile grillages. In this paper, three‐dimensional numerical analyses are presented to investigate the effects of pile driving with open or closed cross‐sections on the surrounding soil and on adjacent structures. Two different installation methods are used: quasi‐static pile jacking and vibratory pile driving. The numerical models are evaluated and verified using data from field tests performed in situ during the construction of the quay wall at the container terminal CT4 in Bremerhaven. Two case studies are presented to characterize the main influence factors for additional loading on adjacent structures due to pile installation. Finally, a parametric study is conducted showing the influence of the installation method, pile cross‐section and distance of a pile from an existing structure on the additional loading for this structure. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

季节冻土区扩底单桩受力性能研究进展与展望

在深季节冻土区, 正冻土和桩相互作用时可能会导致桩基的拔断或整体冻拔破坏。在桩周土冻胀过程中, 等截面直桩主要通过桩和未冻区融土间的摩阻力达到锚固效果。而对于端部直径大于桩身直径的扩底桩来说, 当桩基有整体上拔的趋势时, 扩大头会受到上覆土层的阻力而起到锚固/抗冻拔作用。通过回顾国内外研究文献, 介绍了扩底抗拔桩现有的工程背景及应用情况, 并对季节冻土区桩基的受力性能进行了总结和分析, 主要内容包括： 土体冻胀和桩基的相互作用研究, 切向冻胀力试验研究和理论研究, 切向冻胀力作用下扩底桩基冻胀反力试验研究及理论研究, 切向冻胀力作用下未冻区桩-融土间摩阻力的研究概况等。最后, 结合现有的研究内容, 对季节冻土区扩底桩的应用及研究提出进一步的展望。     

格构梁在软岩边坡治理中的应用研究

格构锚固结构是边坡治理中的一种有效的抗滑结构。本文通过工程实例探讨适合软岩边坡治理的格构梁的内力计算方法。提出按照交叉梁与地基之间的相互作用的受力模式分析格构梁,提出通过交叉点处荷载分配,将格构梁简化为纵、横两个方向的Winkle弹性地基上有限长梁来计算的方法。     

油气管道顶管施工中顶力预测模型

顶力计算是顶管施工的重要内容,关系到整个工程的造价和成败。通过对顶力预测进行理论分析,针对混凝土顶管施工建立顶力计算模型,依次计算总顶力的两个组成部分：顶进正面阻力和管周摩擦阻力。采用朗金主动土压力理论计算水平土压力,砂性土采用“水土分算”方法而粘性土采用“水土合算”方法,进而计算顶进正面阻力;结合土柱压力理论和马斯顿压力理论,分别建立相应的管周土压力模型,给出管周总摩擦阻力的计算方法。得到适用条件明确、计算结果可靠的顶力计算公式,该公式的计算结果与工程实例相比较,满足工程要求。     

顶管工程工作井位移与土抗力分析

为保证顶管工程的施工安全和经济设计,必须深入分析顶力作用下工作井及周围土体的应力、位移特性。以两个实际顶管工程为工程背景,针对工作井的浅埋、深埋圆形沉井,采用三维有限元分析,给出了浅埋沉井土抗力沿圆周分布的拟合方程。分别采用《规程》[1]和《手册》[2]推荐的计算方法和三维有限元分析,对顶力作用下深埋、浅埋工作井的位移和新增土抗力进行对比分析,结果表明：①由于只考虑了顶力后背一侧半圆范围内土体抗力的作用,规范法和手册法将导致土抗力计算结果偏大;②顶力作用位置对深埋沉井的井壁变位、土抗力大小和分布情况影响显著;③规范法和手册法仅适用于顶力作用于沉井底部的浅埋沉井。     

矩形顶管施工周边地质环境变化规律分析

随着城市建设的发展,作为暗挖法之一的矩形顶管施工技术得到了越来越多的应用。矩形顶管施工大多在建筑密集、市政管线复杂区域,对地面沉降变形非常敏感。研究矩形顶管施工过程中周边水土变化规律,对矩形顶管施工技术的进步具有现实意义。本文以上海轨道交通二号线张江高科站一号出入口工程为例,通过施工过程中孔隙水压、土压力、分层变形、地面沉降等的监测,分析了矩形顶管施工过程中周边水土的变化规律,为在环境复杂区域矩形顶管合理施工提供技术依据。     

顶管推进对邻近桩基的影响分析

研究了顶管正面附加推力、掘进机和后续管道与土体之间的摩擦力在邻近桩基上引起的总的附加荷载的分布规律。研究结果表明,附加荷载的变化规律与桩基和掘进机的相对位置密切相关,是一个三维问题;在顶进方向和垂直于管壁方向,随着掘进机开挖面通过前后,附加荷载由压力变为拉力,顶进方向的附加荷载值和影响范围较垂直于管壁方向大;竖直方向的附加荷载较小,靠近管道轴线附近的桩基部位受到的附加荷载方向与两端相反,曲线呈“弓”型分布;随着桩基与管道距离的减小,附加荷载急剧增大。