刚性桩复合地基的载荷试验问题

《建筑与市政地基基础通用规范》(GB 55003—2021)对刚性桩复合地基承载力验收的条文是:复合地基承载力的验收检验应采用复合地基静载荷试验,对有粘结强度的复合地基增强体尚应进行单桩静载荷试验。在实际工程中,可能会遇到这样的情况:(1)复合地基静载荷试验合格,单桩静载荷试验不合格,复合地基承载力真的不合格吗?(2)复合地基和单桩静载荷试验都合格,复合地基承载力就一定合格吗?本文对此进行了分析讨论,认为与地质条件有关,规范方法主要是针对单一均匀地基的情况,对于多层土地基,规范方法有局限性,由于试验压板尺寸小,压板试验还不能反映深层土的影响。对于大尺寸的基础,还要进行科学的分析,应对实际尺寸的基础沉降进行计算分析,才能判断和保证工程的安全,仅靠小尺寸的压板载荷试验是不够完善的。

推扭(H-T)荷载作用下刚性矩形基础承载特性研究

现行杆件基础设计仅考虑水平力(H)而忽略扭矩(T)的作用,这很可能导致杆件基础发生推扭破坏。为分析推扭(H-T)荷载下刚性矩形基础的承载特性,首先根据杆件基础的受力特点,建立了相应的简化计算模型,推导了T、H-偏心弯矩(M)2种承载模式下基础受力与变形分析的理论解答;其次通过数值模拟分析,获得了H-T荷载下矩形刚性基础的破坏包络线;在此基础上,通过室内模型试验验证了理论计算方法的合理性,并探讨了扭推比、地基抗力比例系数m值对基础受力与变形的影响。研究发现:H-T荷载下刚性矩形基础的破坏包络线近似呈抛物线分布;随扭推比增大,矩形基础的地基承载力随之减小,其破坏模式也由水平变形破坏转为扭转变形破坏;增大m值,可有效减小基础地面处水平位移及旋转角度。为确保刚性矩形基础的安全稳定,其上覆回填土体性质和压实度均应满足设计要求。上述结论可为多杆合一杆件基础的设计提供参考。

云南红河特大桥浅埋重力式锚锭基础现场试验研究

云南红河特大桥建水侧采用浅埋重力式锚碇基础,锚碇后趾区和前趾区分别坐落在中风化板岩和强风化板岩上。该工程在前趾区域采用非等长刚性桩复合地基方案解决土岩组合地基、偏心受荷等因素引起的不均匀沉降和水平变位问题。为保证方案可靠性,项目在中风化和强风化板岩区域分别进行了3组直剪试验、3组载荷试验,针对刚性桩开展了2组单桩载荷试验。试验得到了中风化、强风化板岩的地基承载力分别不小于1200 kPa、800 k Pa,与基础的摩阻系数分别为0.60、0.55;单桩承载力特征值不小于3500 kN。

刚性桩复合地基稳定性计算及其图解法

刚性桩复合地基支承路堤的稳定性评价是近年来研究的热点和难点问题。本文首先从刚性桩复合地基的承载特性出发,仅考虑其竖向支承作用对路堤的稳定性贡献,通过计算桩和桩间土的荷载分担比,进而基于路堤折减荷载原理将刚性桩复合地基支承路堤的稳定性问题转化为折减路堤荷载下天然地基的稳定性问题;其次,将折减荷载后的路堤边坡视为双层土质边坡,以极限分析上限定理为框架,推导双层土质路堤边坡两段对数螺旋线滑面破坏机制下的外力功率及内部耗散功率的解析表达式,结合最优化方法与强度折减技术,藉此提出了基于折减荷载原理的刚性桩复合地基支撑路堤稳定性的快速计算方法,并基于某一具体算例将其与其他方法进行对比,验证该方法的合理性;最后,提出一种适用于路堤稳定性分析的图解法,并依托不同路堤填土工况介绍了该图解法的使用步骤与方法。研究成果为刚性桩支承路堤的稳定性计算提供了一种新的思路和理论支撑。

邻近刚性桩复合地基支挡结构土压力计算

为了探讨刚性桩复合地基对邻近支挡结构土压力的影响,找出此复杂工况下支挡结构土压力的合理计算方法。基于刚性桩复合地基荷载传递机理,结合Mindlin解、Boussinesq解以及应力叠加原理,分析了考虑复合地基荷载传递效应的邻近支挡结构附加土压力简化弹性解法,确定了邻近刚性桩复合地基支挡结构土压力的计算方法,并将计算结果与模型试验结果进行了对比分析。结果表明,将复合地基对邻近支挡结构土压力的影响进行分部、分区域计算比较符合刚性桩复合地基的荷载传递机理,且用该方法计算的土压力和附加土压力与模型试验结果匹配性较好,并且较为安全。

黏弹性地基中埋置刚性圆柱状基础水平振动问题

考虑埋置基础侧面土体作用,对黏弹性半空间中埋置刚性圆柱状基础在水平简谐荷载作用下的动力响应特性进行了理论研究。基于弹性动力学理论,建立黏弹性土和基础的动力控制方程,并结合混合边值条件,使用Hankel积分变换得到基础水平动力放大系数和动力刚度表达式。将所得理论解与已知经典解对比以验证其正确性,并通过数值计算分析刚性基础和地基土的主要参数对动力放大系数和动力刚度的影响。分析结果表明:基础埋深比及侧面土体相对刚度可显著影响基础水平动力刚度和动力放大系数,且基础侧面土体作用对基础动力刚度的贡献占比随之增大而愈加突出。地基土体阻尼比和泊松比对基础刚度系数的影响较大,阻尼比对其影响随激振频率增大更趋明显,泊松比对其影响在低频和高频范围内得到相反的规律。

高层建筑的刚性桩复合地基实例分析

针对素混凝土刚性桩复合地基成桩工期长,在流塑性厚软土层中成桩质量差、极易出现窜孔或超灌等问题,论文介绍实际工程案例中,采用预制劲性体刚性桩作为复合地基的竖向增强体,并通过静载试验检测其复合地基承载力满足设计要求。同时也指出劲性体桩属于挤土桩,在施工过程中易出现桩体上浮问题,并提出预防措施及处理方法。

刚性桩复合地基在不同荷载下的桩土分担特性

利用解析解答对刚性桩复合地基在竖向荷载下的工作特性进行了较深入的分析,着重讨论了桩土应力比及荷载分担比等随复合地基荷载、垫层厚度、垫层模量、桩长、桩间距、桩间土模量和桩端土抗力系数等因素变化的规律.计算结果表明,竖向荷载作用下,桩土应力比随复合地基荷载、垫层模量、桩长和桩间距的增加而增大,随垫层厚度和土体模量的增加而减小,同时也表明复合地基的设计参数有合理的取值范围.

刚性桩复合地基在水平荷载作用下工作性状的模型试验

刚性桩复合地基在一些地区已开始在高层建筑中应用,为了了解带褥垫层复合地基在水平荷载与竖直荷载共同作用下的工作性状,进行了一系列模型试验,并在试验的基础上分析了不同垂直荷载、不同褥垫层厚度对水平荷载作用下的桩顶、桩身及褥垫层顶部水平位移的影响,揭示了基础—褥垫层—桩在水平荷载作用下的相互作用机理。

基础刚度对刚性桩复合地基桩土荷载分担比的影响

结合甲醇储罐基础的现场试验,对不同基础刚度条件下的刚性桩复合地基桩、土承载力发挥系数和桩、土荷载分担比进行了研究。试验表明:基础刚度对桩、土承载力的发挥和荷载分担比具有显著的影响,在给定褥垫厚度、相同桩长、相同桩距条件下,基础刚度较大的桩承载力能充分发挥,柔性基础条件下桩间土承载力能充分发挥,桩承载力发挥很少。基础刚度较大的刚性桩复合地基的桩荷载分担比比柔性基础桩荷载分担比大,而柔性基础土荷载分担比比刚性基础土荷载分担比大。

深基坑开挖对坑内基桩受力特性的影响分析

基坑开挖对基桩产生一定的侧摩阻力,如果处理不当,将危及地下结构与基桩的安全使用,同时也给基桩承载力与刚度的确定带来困难。根据应力路径与应力水平对土体刚度的影响,建立了受深基坑开挖影响的桩土界面荷载传递模型,通过应力路径试验确定了界面摩擦特性参数。对不同开挖深度的影响分析,得出了基坑开挖对桩周侧摩阻力的分布、基桩刚度与承载力的影响。分析结果表明,采用覆土条件下的基桩承载力与刚度值是偏于不安全的。

基于弹塑性地基模型的湿陷性黄土地段悬空管道受力分析

根据湿陷性黄土地段塌陷区悬空管道的受力特点,建立考虑管道轴向载荷和地基塑性变形的悬空管道受力的弹塑性地基模型,推导悬空管道受力和变形计算公式,并利用V isual Basic计算机语言编制相应的计算程序对某湿陷区悬空管道进行模拟计算;将悬空管道的力学分析计算结果与实测值和W inkler地基模型计算结果进行对比,分析轴向载荷和地基刚度对计算结果的影响。结果表明:弹塑性地基模型比W inkler地基模型具有更高的计算精度,更符合工程应用;轴向载荷对悬空管道受力和变形影响显著,在悬空管道设计校核中不能忽略;地基刚度对弹塑性地基模型计算结果影响不显著。

基于荷载传递理论的刚性桩复合地基沉降计算

研究目的:软土地区高速铁路路基地基处理一般采用刚性桩复合地基结构,但目前考虑桩土协同工作的刚性桩复合地基沉降计算方法仍存在不足。本文通过荷载传递理论描述桩与桩间土之间荷载转移规律,由最小二乘法拟合桩间土表面荷载引起的加固区附加应力抛物分布方程,尝试建立刚性桩加固区沉降计算模型,为刚性桩复合地基沉降变形验算及桩体平面设计提供理论依据。研究结论:(1)刚性桩加固区桩与桩间土之间存在荷载相互转移现象,桩侧同时分布正负摩阻力;(2)桩间土表面荷载引起的加固区附加应力为非线性分布,可采用五点最小二乘法拟合其抛物分布方程;(3)沉降模型关于京沪高铁试验段刚性桩复合地基沉降计算结果与实测值接近,计算偏差约15%;(4)Randolph理论关于桩侧和桩端刚度系数取值方法使桩土沉降差计算结果偏大,刚度系数取值的合理性需进一步研究总结。

刚-柔性桩复合地基中桩荷载传递规律试验研究

为了解刚-柔性桩复合地基中刚性桩和柔性桩的荷载传递规律,在温州地区选择了2幢采用刚-柔性桩复合地基的建筑物进行原位试验。试验前在钻孔灌注桩桩身埋设了钢筋应力计,在水泥搅拌桩桩身埋设了振弦式应变计,在建筑物施工过程中同步检测传感器的变化情况。试验结果表明,不同部位及不同类型桩荷载传递规律不同,中部刚性桩摩阻力相对于边部刚性桩重心下降,刚性桩荷载传递长度大于柔性桩。无褥垫层刚-柔性桩复合地基中部刚性桩在层数低时会出现负摩阻力,有褥垫层刚-柔性桩复合地基中在施工期间始终存在负摩阻力。中部桩端承力要高于边部桩端承力。

多桩复合地基承载特性的现场试验研究

对多桩复合地基进行了现场测试,研究复合地基在受力和破坏的整个过程中,中心桩、角桩、边桩的桩身轴力分布以及荷载传递特性,进而研究加载过程中桩与桩间土的荷载分担比例。同时,研究刚性桩的桩侧土体沿深度方向的沉降变化规律,考察桩侧摩阻力的形成机制和作用机理。研究表明,当采用较大的桩间距时,适当增加桩的长度是有意义的,此时桩侧的摩阻力得到充分发挥,它是桩体承载力得到发挥的本质所在。

基于减小筏板差异沉降的刚性桩复合地基试验研究

针对高层建筑筏板荷载分布特点,采用内密外疏布桩和仅在筏板中心布桩方式,通过现场缩尺(1:10)模型试验,完成了带上部结构无桩筏板和刚性桩复合地基筏板静载荷试验。分析了筏板沉降、桩端平面以下地基沉降和筏板外侧地面沉降、筏板下桩土反力分布、桩土荷载传递及桩土荷载分担比。研究了工作荷载下不同布桩方式降低筏板差异沉降的效果。

长短桩复合地基力学性状的现场试验

长短桩复合地基是近年来逐渐兴起的一种新的复合地基形式,但理论研究和实践仍不完善,需要进行更深入的探讨。通过长短桩复合地基的现场试验,对在刚柔两种基础形式下的长短桩复合地基的沉降变形、桩顶和桩间土的应力、桩土荷载分担比及桩土应力比随荷载变化的规律进行对比分析。研究成果可为长短桩复合地基理论研究和优化设计提供有益的参考。

水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比的对比分析

在某高速公路试验段的基础上,对不同桩长的水泥土搅拌桩复合地基在载荷试验中和路堤填土期的桩土应力比结果进行分析,探讨了荷载特性对复合地基桩土应力比的影响。结果表明:在刚性荷载和半柔性荷载条件下桩土应力比的变化规律存在着差异,在路堤的半柔性荷载作用下,复合地基的桩土应力比较载荷板刚性荷载下的桩土应力比小,并证明了路堤填土确实存在着拱效应。

基于系统分析的桩网复合地基荷载效应定量评价模型研究

目前对桩–网复合地基的设计主要存在两点不足,一是计算路堤底桩土荷载分担时需要假设土拱高度,二是对桩间地基土反力的定量评价偏于保守。针对这两个问题,重点分析了路堤荷载作用下土拱效应与加筋薄膜效应,根据堤底桩土相对位移得到计算的土拱高度,推导土拱效应与薄膜效应共同作用下路堤荷载在桩与土之间的分配计算公式;考虑刚性桩桩顶与桩端位置的桩土相对位移以及桩周土对桩侧作用摩阻力存在中性点,根据应力、位移连续性条件,建立桩–网–土联合作用的桩承式加筋路堤的荷载效应计算模型并给出求解方法,通过3个工程实例对该方法进行合理性验证。结果表明,具备一定刚度的桩端下卧层时,采用本模型的计算结果与实测值比较接近,可为工程应用借鉴。

散体材料桩复合地基沉降计算的分层总和法探讨

在深入研究散体材料桩复合地基沉降变形机理基础上,考虑到散体材料桩复合地基由于受载或变形引起桩土孔隙率变化导致桩土变形力学参数变化的特点,建立出散体材料桩复合地基桩土变形模量和泊松比与变形的关系模型。然后,基于散体材料桩复合地基沉降计算的非线性特征,引进传统分层总和法和分级加载的思想,提出了刚性基础下散体材料桩复合地基沉降计算新方法。该方法避免了复合地基桩土压缩曲线和经验修正系数的使用,也考虑了散体材料桩复合地基桩土相互作用的影响,完善了散体材料桩复合地基沉降计算的理论与方法。最后,通过工程实例计算与分析,并与其它方法进行比较,表明了本文方法的合理性与可行性。