竹筋格栅套筒碎石桩复合地基承载变形特性研究

为响应国家“双碳”战略,促进水利及建筑业朝着绿色、低碳、可持续性方向发展,探索天然竹筋材料替代传统土工合成材料应用于软弱土地基的加固领域具有重要意义。通过室内模型试验,对竹材力学性能、竹筋格栅套筒加筋碎石桩复合地基的荷载-沉降变化规律、桩土应力分布规律、桩体应力传递规律、桩体破坏模式进行了研究。结果表明:竹筋力学性能不仅能满足规范对加筋材料的要求,还优于传统土工格栅;竹筋格栅全长加筋碎石桩对复合地基承载力的影响较半长加筋提升效果更为明显;竹筋格栅套筒可使桩土应力比显著增大,在一定程度上提高了碎石桩的荷载传递能力;此外,竹筋全长加筋碎石桩表现为摩擦端承桩的承载特性,而半长加筋碎石桩表现为端承摩擦桩的特性。研究成果可为竹筋格栅套筒加筋碎石桩的设计及施工提供借鉴和参考。

基于模型试验的竹筋格栅加筋碎石桩承载特性研究

为适应我国“双碳”发展战略需求,拟采用绿色环保竹筋格栅代替传统土工格栅加固碎石桩。基于相似理论,通过室内模型试验,对竹筋格栅加筋碎石桩的承载力特性、桩土应力比及桩体应力传递规律展开了研究。结果表明:相比普通碎石桩,土工格栅加筋碎石桩承载力提高了52.6%,竹筋格栅加筋碎石桩承载力提高了247.4%;同时竹筋格栅套筒可使桩土应力比显著增大,并改善普通碎石桩荷载传递能力较差的缺陷,进而使竹筋格栅套筒碎石桩可将上部荷载传递到更深、更广的地基土体之中,相比于土工格栅套筒,竹筋格栅套筒对碎石桩的加固效果更为理想。这可为竹筋格栅加筋碎石桩施工提供指导,为类似工程提供参考。

竹筋格栅套筒加筋碎石桩极限承载力计算

基于竹筋格栅套筒加筋碎石桩在竖向荷载作用下的受力变形特征,分析了其承载机理和破坏模式。根据极限平衡理论对两种常见破坏模式下的竹筋格栅套筒加筋碎石桩的单桩极限承载力计算公式进行了理论推导,并得出竹筋格栅抗拉强度和套筒长度是桩体破坏模式的判定依据。结合工程实践案例,探究了竹筋格栅抗拉强度、套筒长度以及桩径对单桩极限承载力的影响规律。结果表明:竹筋格栅套筒通过提供额外的径向约束力有效限制了碎石桩的鼓胀变形,从而大幅提高了碎石桩承载力。同时,竹筋格栅抗拉强度、套筒长度以及桩径3者之间存在最优组合,在实际工程应用中应综合考虑3者之间的影响关系,选取最优组合,从而最大程度上提高碎石桩承载力。