超高填方荷载下刚柔组合桩复合地基的加固机理及其优化设计

以玉溪—磨憨铁路普洱车站的超高填方工程为依托,借助ABAQUS有限元软件,研究超高填方路堤荷载下传统刚性桩和柔性桩复合地基桩体的受荷模式及路基稳定性。传统的刚性桩复合地基路堤中心处PHC管桩,桩身所受剪力和弯矩较低,PHC管桩的抗弯性能、抗剪性能未得到充分的利用;而传统的柔性桩复合地基则表现为路堤边桩侧向变形大,桩体柔性弯曲明显,路堤安全性相对较低等特点。在确保路堤安全的前提下,提出一种兼顾工程成本的超高填方荷载下刚柔组合桩复合地基优化设计方法,即将刚性桩布置于潜在滑裂面剪入口或剪出口位置,其余位置布置柔性桩。并借助有限元数值模拟方法对其加固机理及效果进行分析。研究结果表明:当刚性桩布置在剪入口位置时,能显著减少路堤的侧向变形以及坡肩处路堤顶面的竖向变形,其存在可直接阻止潜在滑裂面的进一步发展和贯通;而将刚性桩布置在剪出口位置,亦能减少路堤的侧向变形,但效果并不显著;且其能分担剪出口处桩周土体所受的剪切应力,使其塑性区向四周分散。2 种优化方案下路堤安全系数均较常规柔性桩复合地基安全系数有显著提升。

刚柔组合桩复合地基沉降的灰色预测

运用灰色系统理论原理 ,建立了预测刚柔组合桩复合地基沉降的GM(1 ,1 )模型和等维新息GM(1 ,1 )模型。工程实例验证 ,应用两种模型的组合对复合地基沉降的预测具有较高的精确度 。

刚柔组合桩复合地基承载力可靠度分析

基于优化桩型的观点,将柔性桩和刚性桩组合成复合桩,充分发挥了柔性桩、刚性桩的优点又弥补了两种桩型的不足。建立了刚柔组合桩复合地基极限承载力可靠度概率分析模型。用J(?)法进行可靠度计算。通过实例对刚柔组合桩地基承栽力的可靠指标进行了分析,给出了可靠性指标与随机变量的变异性及置换率之间的关系。

刚柔组合桩复合地基的沉降计算

通过工程实例 ,对软土中刚柔组合桩形成的复合地基的沉降进行了计算 ,并与实测值进行对比 。

沿海围垦区深厚软基路堤同体式刚柔组合桩现场试验研究

刚柔组合桩是一种新型的复合地基技术,是将刚性桩与柔性桩组合形成复合地基共同承担上部荷载的桩型。依托台州港临海(头门)港区疏港公路试验段,针对大直径双向水泥搅拌桩与预应力管桩同体组合的刚柔组合桩,对刚柔组合桩的桩身轴力、桩土荷载分担比、地表沉降、深层水平位移等进行了系统研究;并与排水固结法、水泥搅拌桩和直接堆载法进行了对比分析。通过试验研究得出以下结论:(1)刚柔组合桩中大直径柔性桩的荷载传递机制区别于其单独采用,桩体通长承载性能均得到充分发挥,且其设置方式有效减少了刚性芯桩的负摩阻力;(2)路堤填筑初期荷载主要由桩间土承担,且填筑期内桩间土压力逐渐向刚柔组合桩转移,然而路堤荷载较小时,荷载转移不明显;(3)与其他处理方式相比,刚柔组合桩复合地基的总沉降量和工后沉降量小,且沉降收敛快,沉降主要发生在路堤填筑期,刚性芯桩桩端沉降占总沉降的比例达63.9%。

刚柔组合桩复合地基非线性数值分析

柔性桩和刚性桩各有优缺点,根据弹塑性力学的增量理论,对CFG桩体、水泥土桩体和土体采用Druker-Prager屈服准则,建立了刚柔组合桩复合地基的有限元计算模型,基于FEPG有限元自动生成系统,编制了有限元程序,并结合工程实例对刚柔组合桩复合地基的应力场、位移场和破坏规律进行了数值分析。

刚柔组合桩复合地基的应用

由刚柔组合桩及桩间土组成的复合地基,其承载力是由桩和桩间土共同提供的,通过刚柔组合桩的施工,实现对桩间土的挤密加固,充分发挥和利用地基土的承载潜力,有效地解决软土地基承载力不足的问题。提出刚柔组合桩复合地基及其复合模量的基本概念、承载力及复合模量的计算方法、检测方法;实践表明,刚柔组合桩复合地基具有较好的技术和经济效益。

刚柔组合桩复合地基加固设计与应用

利用柔性桩减少刚性桩与土之间的刚度差,使之与土结合良好,达到提高复合地基承载力特征值和柔性桩软土地基加固的置换率、减少刚性桩复合地基变形及降低软地基处理造价等目的.将水泥土柔性短桩中心用沉管桩的工法施工低强度(C10)砼桩——"刚柔组合桩"的复合地基,处理宁波北仑某仓库的软土地基,经检测、计算验证和经济型比较,表明刚柔组合桩复合地基法可应用于软土地基工程,且能降低造价.

深厚软基刚柔组合桩复合地基变形特性研究

通过开展刚柔组合桩、水泥搅拌桩和堆载预压处理的现场试验,研究了不同地基处理方式下深厚软基的变形特性。发现:刚柔组合桩处理区域的土体最大沉降分别为水泥搅拌桩和堆载预压处理区域土体最大沉降的79%和49%;刚柔组合桩处理区域的土体最大水平位移仅为水泥搅拌桩处理区域土体最大水平位移的7.3%。这表明刚柔组合桩的深厚软基处理效果明显优于水泥搅拌桩和堆载预压处理。刚柔组合桩的管桩长度明显大于水泥搅拌桩,路堤荷载可以通过管桩传递到深层硬土层,进而减小路堤荷载作用下土体沉降和水平位移。

水泥土桩及CFG桩刚柔组合桩复合地基动力试验结果分析

基于优化桩型的思想,选取夯实水泥土桩及CFG桩进行优化组合,组成刚柔组合桩复合地基。用爆破的方式模拟地震提供震源,进行现场动力试验,通过研究不同载荷作用下,组合桩中夯实水泥土桩、CFG桩两种桩不同的动力反应,分别从峰值加速度、主频及持续时间的角度进行了对比研究,得到了在爆破地震荷载作用及其他条件都相同时,随着静载试验载荷量的增大,两种桩型的峰值加速度逐渐减小;两种桩型爆破地震动持续时间从桩顶到桩底逐渐增大的结论。

刚柔组合桩在深厚软基路堤中的应用

详细介绍了刚柔组合桩对软基路堤的加固机理和其在现场的施工工艺,对该新桩型的特点和适用性进行了分析,在充分考虑刚柔组合桩单桩承载力影响因素的基础上,提出了刚柔组合桩单桩承载力计算方法,以期为类似工程提供参考。

刚柔组合桩复合地基沉降计算的研究

结合刚柔组合桩这种新型桩体自身的特点,提出了Boussinesq-Mindlin应力解联合求解法求解复合地基的沉降,详细叙述了关于附加应力参数的求解方法。最后通过现场实例对比表明:联合求解法所求的沉降量比平均附加应力法更接近于实测情况,说明了联合求解法具有一定的适用性。

刚柔组合桩共同作用数值分析

将柔性桩和刚性桩组合成复合桩,充分发挥了柔性桩、刚性桩的优点又弥补了两种桩型的缺点。数值分析显示,在基础范围外和刚性桩加固区,水平位移与荷载基本出现非线性关系,除地表附近出现很小的拉应力外,其他区域都是压应力,刚性桩体压应力值,大于柔性桩体的压应力,远远大于土体的压应力。竖向应力与荷载基本上呈线性关系。

刚柔长短组合桩-网复合地基工作性状研究

研究目的:为了探讨刚柔长短组合桩-网复合地基控制深厚软土路基工后沉降的可行性,须深入研究该类复合地基在深厚软土路基中的工作性状。为此,依托哈大高速铁路新营口车站路基处理工程,有针对性地开展现场试验研究。研究结论:(1)桩体刚度与桩间土体刚度存在较大的差异,是路堤填土中产生"土拱效应"的直接原因,且土拱效应的强弱取决于差异刚度的大小;(2)该类复合地基下的沉降变形模式主要包括路堤等沉区域、路堤土拱效应影响区域、负摩阻力作用区域、正摩阻力作用区域以及下卧土层等沉区域等五方面,且褥垫层基础的刚度是桩体与土体差异沉降大小的主要影响因素;(3)该类复合地基中CFG桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的196倍,而MIP桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的22倍,MIP桩有效提高了浅层土体的地基承载力;(4)采取刚柔长短组合桩-网复合地基联合堆载预压法加固深厚软土路基,可消除96%以上的沉降量,工后沉降可控制在2.0 mm左右,能满足高速铁路运营期间的稳定性要求;(5)研究成果能够为高速铁路、高速公路的深厚软土路基处理提供良好的指导作用。

深厚软基刚柔组合桩设计计算方法研究

介绍了刚柔桩同体组合技术的加固原理,同时介绍了其与劲性搅拌桩的不同点。刚柔组合桩单桩及复合地基的荷载传递机理与劲性搅拌桩及长短桩复合地基有所不同,存在荷载扩散的双层模式。研究了桩侧摩阻力和桩端阻力发挥的不同影响因素,当进行刚柔组合桩单桩极限承载力计算时需考虑插入管桩对水泥土搅拌桩的挤密作用、管桩同心植入水泥土搅拌桩中形成土塞效应、水泥土搅拌桩与预应力管桩协调变形情况,结合国内外类似桩型承载力计算公式,给出刚柔组合桩单桩承载力和复合地基承载力计算公式。分别采用平均附加应力法、Boussinesq-Mindlin应力解联合求解法进行路堤荷载下刚柔组合桩复合地基的沉降计算,经实例验证后者具有较好的适用性。

路堤荷载下刚柔长短组合桩网复合地基现场试验研究

文章依托哈大高速铁路新营口车站路基处理工程,开展了刚柔长短组合桩网复合地基现场试验研究,研究结果表明:路堤填土中"土拱效应"的强弱取决于桩体与桩间土体两者差异刚度的大小;褥垫层基础的刚度是桩体与土体差异沉降大小的主要影响因素;该类复合地基中CFG桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的196倍,且MIP桩有效提高了浅层土体的地基承载力;采取"刚柔长短组合桩网复合地基"联合堆载预压法加固深厚软土路基能满足高速铁路运营期间的稳定性要求。

水泥土和CFG组合桩复合地基动力特性分析

基于优化桩型的观点,将水泥土桩和CFG桩组合成复合桩,形成刚柔组合桩复合地基,既发挥了柔性桩、刚性桩的优点又弥补了各自的不足。本文采用ANSYS有限元分析软件,对刚柔组合桩复合地基复合地基的动力特性、在地震作用下位移和加速度时程曲线进行了分析,并对刚柔组合桩复合地基抗震动力特性进行了评价,刚柔组合桩的植入较好地改善了天然地基承载和变形特性,有利于地基抗震。

刚柔同轴组合桩加筋路堤力学特性试验（英文）

通过现场试验研究了刚柔同轴组合桩(简称CRFC桩)的桩土荷载分担比、地表沉降、深层水平位移等随路堤荷载和时间的变化规律,并与排水固结法和水泥搅拌桩进行了对比。研究结果表明:(1)路堤填筑初期荷载主要由桩间土承担,且填筑期内桩间土压力逐渐向CRFC桩转移,然而路堤荷载较小时,荷载转移不明显;(2)CRFC桩施工引起的超孔隙水压力消散较快,相比较而言复合地基中CRFC桩施工过程及路基填筑过程中上部孔隙水压力变化较大,下部变化不明显;(3)随着路堤荷载的增加,路堤侧向变形速率减低,且侧向变形在监测后期有一定的恢复变形;(4)与其他处理方式相比,CRFC桩复合地基的总沉降量和工后沉降量小,且沉降收敛快,沉降主要发生在路堤填筑期。

刚-柔性组合桩技术及承载力计算方法研究

刚-柔性组合桩是一种在大直径柔性桩内插入刚性桩共同承受上部荷载的软土地基处理技术。刚-柔性组合桩可以根据软土地基中的软土深度与持力层层顶起伏变化选择合适的桩长组合,以达到提高复合地基承载力目的,同时可有效的控制地基总沉降和差异沉降,可有效降低＂桥头跳车＂问题的发生。基于对刚-柔性组合桩加固机理分析,提出了一种新的承载力计算方法-改进别列赞夫刚-柔性组合桩桩端极限承载力计算方法,该方法考虑了路堤上覆荷载、桩侧摩阻力在地基内产生附加应力的影响,并参照《建筑桩基技术规范》,合理了考虑桩端持力层阻力、桩侧摩阻力的影响,进一步完善了刚-柔性组合桩单桩极限承载力计算方法。