带帽PTC管桩复合地基荷载传递试验研究

根据控制沉降设计理论,采用疏化桩间距的方法,在某公路深厚软基处理中设计并采用了带帽PTC（预应力薄壁混泥凝土）管桩。为了了解路堤下带帽PTC型刚性桩复合地基作用机理,更好地研究带帽PTC管桩复合地基沉降变形、荷载传递、桩土荷载分担比及桩土应力比等力学性状,在两种地质条件下进行了带帽PTC管桩复合地基现场足尺试验研究,得到了试验资料和一系列有益的结论。试验结果能够为带帽PTC管桩复合地基理论研究提供合理依据,并对其优化设计起指导作用。     

带帽刚性桩复合地基荷载传递特性研究

根据控沉疏桩理论,探讨了带帽PTC型刚性桩在高速公路深厚软土地基处理中的适应性。为了掌握带帽PTC管桩复合地基的作用机理,分析了其承载能力、荷载传递、桩侧土压力、桩侧摩阻力、桩土荷载分担比及桩-土应力比等力学性状,并进行了带帽和无帽单桩复合地基现场足尺试验,对试验结果进行了深入地分析和研究。试验结果能为带帽PTC管桩复合地基理论研究提供合理的试验依据,并指导工程设计。     

路堤荷载下浅层就地固化联合管桩复合地基桩-土应力比及沉降计算

浅层就地固化联合管桩复合地基是超软土地基加固的有效方法之一。基于复合地基荷载传递法理论,将路堤填料、固化层、基桩、桩间土和下卧层作为一个系统,建立考虑应力、沉降变形连续性的浅层就地固化联合管桩复合地基的理论计算方法,探讨浅层固化层对管桩复合地基桩-土应力比及地基沉降的影响规律。通过与浅层就地固化联合管桩复合地基现场试验结果的比较分析,并与传统管桩复合地基现场试验结果对比,验证了所建立的理论计算方法的准确性和可靠性。研究结果表明,浅层固化层的设置能够充分发挥管桩复合地基中基桩的承载性能,桩-土应力比随着浅层固化层模量的增大而呈线性增加（斜率约为1.6MPa-1）;现场工况下,桩体中性点位置随浅层固化层模量的增大而上移（介于0.12～0.45之间）;考虑到发挥固化剂材料性能及加固效果,选取水泥掺量不超过11%的固化剂较为合适。     

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。     

堤坝软土碎石桩复合地基计算参数研究

目前确定碎石桩复合地基参数时,工程界常采用碎石与原状土参数按平面面积占比叠加的简化方法进行计算,对其适用条件较少关注。以卢旺达那巴龙格河二号水电站高土石坝深厚覆盖层软弱地基处理项目为背景,基于PLAXIS有限元平台,对不同面积置换率下含碎石芯软黏土复合试样进行三轴固结排水试验数值模拟,经室内三轴试验验证了数值模拟方案的合理性。对软土碎石桩复合地基的桩-土作用机制和土体硬化模型计算参数进行研究,将所获参数应用于坝基的变形分析,并与传统参数叠加法和碎石桩墙法进行对比。结果表明：采用数值复合试样法确定的土石坝软土碎石桩复合地基参数是合理的,在计算复合地基沉降时误差小;传统参数叠加法低估了软土碎石桩复合地基的沉降,仅适用于低应力水平、高面积置换率的情况,并且会高估复合地基的强度参数。采用数值复合试样法参数对坝基变形的二维有限元分析表明,根据坝体高度不同采取不同置换率的碎石桩分区加固地基的优化方案是可行的。     

水泥土搅拌桩复合地基的试验和数值模拟分析

水泥土搅拌桩处理软土地基可以提高地基承载力并减小沉降量。针对珠海地区的淤泥质土,进行了4种垫层厚度的水泥土搅拌桩复合地基现场静载荷试验,并在现场试验的基础上采用FLAC3D对水泥土搅拌桩复合地基进行了数值模拟分析。将数值模拟得到的4种垫层厚度复合地基的沉降曲线与现场试验的沉降曲线进行了比较,两者基本吻合。采用此模型计算了不同桩径和桩距复合地基的承载力和沉降量,研究了桩径、桩距的改变对复合地基承载力和沉降量的影响,并对改变桩径和桩距两种方案进行了比较,为水泥土搅拌桩复合地基的设计提供了参考。     

预制管桩-搅拌桩复合地基静载试验分析

控制沉降和不均匀沉降是深厚软土地基上多层建筑工程设计的关键问题。以温州某康居工程为背景,把预制管桩结合水泥搅拌桩这种新型的刚柔性桩复合地基运用于该小区的地基处理,通过大型现场静载试验,研究了该类复合地基沉降随荷载变化规律,分析了刚性桩和柔性桩应力比、刚性桩土应力比、柔性桩土应力和荷载分担百分比随荷载变化的发展规律。研究表明,两种桩和土应力比值在静载试验中随荷载增加其值变化不大,充分发挥了桩间土的承载力特性。所得结论可为该类地基进一步的理论研究及工程设计提供有益的参考依据。     

施工顺序对软土地坪复合地基的影响探讨

场地回填土与搅拌桩施工顺序将直接影响软土地坪复合地基的处理效果,其中沉降控制是影响地坪安全运行的关键。以近海软土地区工业厂房水泥土搅拌桩复合地基工程为例,探讨了复合地基水泥土搅拌桩、回填土两种不同施工顺序的影响因素及相应处理效果;通过数值模拟试验,计算分析了不同填土厚度下两种工况的地基固结总沉降、施工沉降、工后沉降。结果表明,采用“先土后桩”的施工顺序的施工期沉降大于“先桩后土”,但工后沉降大大减小,提高了软土地坪地基处理效果,有利于处理后地坪的安全运行,验证了前述分析结论,为合理设计方案的确定提供了重要的参考依据。     

对粉喷桩软土复合地基承载力确定方法的探讨

结合工程实例，分析了在高压缩性软土地区，采用复合地基载荷试验及计算方法确定粉喷桩复合地基承载力存在的问题，并提出对确定软土粉喷桩复合地基承载力的看法。     

袋装砂井爆夯处理软土地基的数值模拟方法及现场试验验证

袋装砂井爆夯法处理软土地基是利用炸药在设置有排水通道的软土中爆炸产生冲击和振动而使土体加固的方法。针对该法进行理论研究,提出了一种将袋装砂井爆夯处理软土地基的三维问题转化为二维平面应变问题的数值模拟方法：袋装砂井转化为等价砂墙;利用等效冲量原理,炮孔爆炸压力则转化为等效压力墙。数值模拟中考虑了土体骨架变形与孔隙水非达西渗流的耦合。对数值模拟的现场试验验证分析表明,沉降数值分析的结果与铁路宁启线软基处理现场测试结果具有很好的可比性。所提出的数值分析方法可模拟袋装砂井爆夯处理软土地基的超静孔隙水压产生和消散以及土体沉降变形的动态过程。     

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。     

高速铁路CFG桩复合地基柔性载荷试验研究

高速铁路建设的迅速发展及高速铁路对路基沉降的严格要求,CFG桩在高速铁路路基的处理上得到大量运用。但铁路工程对路基的作用原理与工民建工程对地基的作用原理有本质的区别,工民建房屋建筑荷载通过基础对地基施加刚性荷载,而铁路路基直接承受上部路堤的自重和列车运行产生的柔性荷载。高速铁路CFG桩复合地基的设计都是根据工民建行业的设计理论进行,其试验结果必然与实际情况存在偏差。本文着手研究适合于高速铁路复合地基的柔性载荷试验方法,模拟高速铁路柔性加载的特性,通过数值分析对比了刚性荷载和柔性载荷作用下CFG桩复合地基的桩、土应力、位移分布情况;通过现场载荷试验对设计方案进行了验证,研究了高速铁路CFG桩复合地基的承载力特性,结果证明柔性载荷试验是可行的,能合理的模拟高速铁路CFG桩复合地基承载特性,可为柔性基础下CFG桩复合地基的设计提供基础。     

单桩复合地基静载荷试验系统的设计与应用研究

复合地基是通过褥垫层的调整作用,充分发挥桩间土的承载作用,使桩土共同承担荷载的地基。基于复合地基的实际工况,设计了一种单桩复合地基静载荷试验系统,既体现了褥垫层的调整作用,又可测得复合地基中桩体、桩问土、复合地基的荷载与其相应的沉降,同时可得出复合地基受力过程中桩土荷载分配过程与桩土应力比,提示了复合地基工作机理。通过工程实例测试,探讨了复合地基的工作机制,为复合地基的科研、设计与检测提供了依据。     

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。     

柔性荷载下粉喷桩复合地基承载特性试验研究

开展了粉喷桩复合地基承载性能试验,实测了柔性荷载下桩、土应力,探讨了复合地基中桩土应力比及其变化规律。研究表明,粉喷桩复合地基载荷-沉降曲线一般表现为缓变型;粉喷桩复合地基承载力宜按相对沉降法取相对沉降比为0.01所对应的压力。由于砂垫层的流动补偿作用,柔性荷载下桩土应力比随荷载的增加变化较为平缓,在复合地基承载力基本值附近桩土应力比变化范围为1.73～6.83,平均值为3.20。     

变参数刚-柔性桩复合地基研究

为了研究刚-柔性桩复合地基的承载和变形特性,在温州地区进行了6个大型不同试验参数条件下刚-柔性桩复合地基试验,并在静荷载试验中对刚性承压板下压力盒进行同步检测。根据检测成果较系统地分析了褥垫层的设置与否、褥垫层厚度及材料、刚性桩置换率对刚-柔性桩复合地基特性的影响,为工程设计提供一些可以借鉴的结论。     

桩-网复合地基承载及变形特性的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件,通过有限元数值模拟的方法分析了路堤荷载作用下桩-网复合地基中土工合成材料刚度、垫层厚度、桩体模量以及桩间距对复合地基的荷载传递特性、桩-土应力比、路基的表面沉降及侧向位移的影响。总结、分析计算结果,获得了桩-网复合地基承载及变形的一些基本特性,如：增加土工合成材料刚度,可显著地减小桩-土差异沉降和路基侧向位移,并增加桩-土应力比;增加垫层厚度,可明地改善桩-土荷载分担比和桩-土应力比等力学性状。这些结果对桩-网复合地基的设计与施工具有一定的指导意义。     

粉喷桩单桩复合地基承载特性的有限元分析

采用有限元法对粉喷桩单桩复合地基的承载特性进行数值试验。.分析了在整个加荷过程中单桩荷载传递特性和该复合地基的桩土应力比的变化规律,同时分析了褥垫层厚度及其变形模量对桩土应力比的影响。     

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。     

刚性荷载下现浇X形桩复合地基极限承载力特性研究

现浇X形桩是通过等截面周边扩大原理,将圆形截面的正拱变为反拱而成的。作为一种新型的异型截面桩,目前对其极限承载力的计算仍采用规范中建议的经验公式。结合南京桥北污水处理厂地基处理工程的现场静载荷试验,应用有限元软件ABAQUS,建立刚性荷载下现浇X形混凝土桩复合地基的模型,模拟不同桩身模量、桩周土模量、桩长、褥垫层厚度和模量等参数下现浇X形混凝土桩复合地基的荷载-沉降关系,从而得出复合地基的极限承载力。结果表明,现浇X形桩单桩复合地基极限承载力比等截面面积的圆形桩单桩复合地基增大20%以上,X形桩4桩梅花形复合地基极限承载力比等截面面积的圆形桩大12.35%。极限承载力随桩身模量、褥垫层模量、桩周土体模量或者桩长的增大而增大,而且在众多影响因素中桩周土体模量对复合地基极限承载力的影响最为明显。