基于现场试验的CFG桩复合地基桩帽与垫层效应分析

【目的】柔性垫层和桩帽对CFG桩复合地基的桩土应力比、荷载分担比和沉降均有较大影响,但目前柔性垫层与桩帽在现场试验中如何共同影响复合地基特性仍有待进一步的研究。【方法】以CFG桩复合地基软基处理的某路段作为工程背景,在土工格栅层数不变的情况下,对垫层厚度为100 mm、200 mm、300 mm,桩帽尺寸为0.8 m、1.0 m、1.2 m组合下的形式进行了现场原位试验,研究了CFG桩复合地基的桩土应力比、荷载分担比和沉降特性。【结果】现场试验表明:随着垫层厚度由100 mm增大到300 mm,桩土荷载比减小了51.5%,桩土应力比减小了52.5%,总沉降量增大了7.9%;随着桩帽直径由0.8 m增大到1.2 m,桩土荷载比增大了29.0%,桩土应力比减小了29.2%,总沉降量10.4%.本文区域地质条件,宜选用垫层厚度100 mm、桩帽直径为1.2 m的CFG桩复合地基形式。

基于既有桩基承台的塔式起重机复合基础建造方法研究

在超高层基础施工时,需要同步施工塔式起重机基础。桩承台作为超高层常用基础形式,一般需要将塔式起重机基础预埋件布置在桩承台中心位置,以获得最优承载力。限于结构平面布置或塔式起重机作业安全距离的限制,无法将塔式起重机基础布置于承台中心,进而无法保证塔式起重机基础的受力安全性。针对上述问题,提出了基于既有桩基承台的塔式起重机建造方法,该方法可结合超高层原有桩基承台和筏板兼作塔式起重机基础,避免了塔式起重机基础的补桩等施工措施,显著节约了钢筋、混凝土等材料成本、人工成本和工期成本。

旋喷桩复合地基承载特性的试验研究

文章首先介绍了旋喷桩固结体在砂砾地层和粘性土层所能达到的抗压、防渗等性能指标,阐述了该技术对建筑物软弱地基加固及透水地基防渗处理的适应性。进而提出采用模型试验的方法,对旋喷桩单桩和其构成复合地基进行载荷试验,以探求在竖直荷载作用下,复合地基的承载特性。文中详细论述了试验旋喷桩构筑所采用的工艺参数、龄期、取样、制样过程及试验装置。试验过程中,单桩模型是在不同水泥掺量下完成3组载荷试验,得到固结体物理力学性能指标;复合地基模型是通过改变地基模型主要参数,对所形成的复合地基进行20余组载荷试验,得到了竖直荷载作用下复合地基的承载特性及规律,并进一步论证了旋喷桩构成复合地基的承载模式。

带帽桩复合地基复合桩土应力比的计算及影响因素分析

在分析带帽刚性桩复合地基试验成果的基础上,提出复合桩土应力比的概念,以合理反映带帽桩复合地基的力学性状。以土力学和弹性理论为基础,基于合理假定,采用等沉面的思想,考虑复合桩体发生上、下刺入变形现象,推导出能够反映层状不均质地基和带帽桩复合地基空间三维沉降变形特征的复合桩土应力比隐式计算公式。通过工程算例,分析了桩体中心间距、桩长、桩帽尺寸、垫层变形模量、下卧层土体变形模量、桩帽间土体变形模量和静止侧压力系数等因素的影响,提出了利用复合桩土应力比进行带帽桩复合地基按桩帽间土体沉降量控制优化设计的思路。

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。

带帽刚性桩复合地基现场足尺试验研究

为深入、全面了解带帽刚性桩复合地基工作性状,通过在苏州绕城高速公路两试桩区的现场足尺试验,重点研究带帽刚性桩复合地基的荷载沉降、载荷板与桩体的沉降差、地表土应力分布特征、剖面沉降等性状规律。试验研究结果表明:带帽长桩型复合地基较带帽短桩型复合地基易于控制地基沉降变形和提高地基承载力,在设计荷载下带帽短桩型复合地基较带帽长桩型复合地基更能发挥地基土承载作用,桩帽下土体与桩帽间土体承载性能及发挥程度不同。由于桩帽能均化桩顶应力,起到刚性板作用,带帽桩体与桩帽下土体能产生近似等量的竖向变形,同时保证了垫层的整体效应。试验分析成果有助于建立带帽刚性桩复合地基计算模型、完善带帽刚性桩复合地基工作性状研究以及优化工程设计。

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。

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。

柔性基础下褥垫层厚度对带帽CFG桩复合地基特性分析

带帽CFG桩复合地基应用于高速铁路处理深厚软土地基工程中,其设计有别于建筑工程的设计。工民建房屋建筑基础为刚性基础,而铁路路基直接承受上部路堤的自重和列车运行产生的动荷载为柔性基础。因此,对于柔性基础条件下CFG桩桩帽复合地基褥垫层厚度的优化十分有意义。在现场载荷试验过程中利用橡胶板模拟高速铁路的柔性路基基础,通过改变褥垫层厚度,研究桩帽复合地基沉降变形及桩土荷载分担特性。

带桩帽的刚性桩复合地基受力性能研究

针对沿海公路改造工程中遇到的困难,提出带桩帽的刚性桩复合地基概念。根据实际工程项目,采用ABAQUS有限元分析软件,建立分析模型。分析了带桩帽的刚性桩复合地基中,桩土应力比、桩身轴力、桩身侧摩阻力和路基、地基中的竖向应力分布情况。研究结果表明,由于桩帽的存在,能大大减小桩顶的应力集中,带帽刚性桩的承载力比单桩有所提高。但其侧摩阻力曲线存在中性点,与刚性桩有所区别。

PHC管桩复合地基在引黄闸基础处理中的应用

在黄河治理工程中,常见基础处理方式有水泥土搅拌桩、CFG桩、高压旋喷桩复合地基、钢筋混凝土桩基等。基于某引黄闸工程区沙壤土、细沙质基础、高地下水条件,引入高强预应力混凝土(PHC)管桩复合地基基础处理方式,并提出了管桩帽桩新型处理方式。经桩基检测及工程运行验证,基础处理效果满足水闸设计及运行要求。

跨海桥梁承台波流力计算方法与合成系数研究及应用

为研究跨海桥梁承台波流力计算方法与合成系数取值的适用性,给跨海桥梁承台波流力计算提供指导,基于承台波浪力和水流力计算理论,以平潭海峡公铁大桥SR54号桥墩为研究对象,通过物理模型试验,得到承台波流力与波浪力、水流力之和的比值(合成系数)。试验结果表明:对于桥梁基础承台波流力最大值可简化地取波浪力最大值与水流力最大值之和的1.04(合成系数)倍,在计算时可忽略桥墩和桩基的影响。将该方法应用于港珠澳大桥、平潭海峡公铁大桥以及某输变电工程电塔基础承台结构波流力计算,结果表明采用该方法的波流力计算值与模型试验值符合较好,具有较高的精度,可推广应用于同类跨海桥梁承台波流力计算。

软土地基中组合桩水平受荷作用下的试验研究

组合桩为预应力混凝土桩插入水泥搅拌桩中而形成的新桩,为探讨该桩在水平荷载在用下的承载力和破坏模式,通过3根14.0 m长组合桩的水平载荷试验,实测得到该桩在水平荷载作用下桩与土共同作用下的工作性状和破坏特征,分析了组合桩受水平力作用时的临界和极限荷载、破坏模式、地基土的水平抗力比例系数以及桩帽对组合桩抗水平力的有利作用。为合理地评价组合桩的水平承载力,探讨组合桩在水平荷载作用下的计算方法:临界荷载法和转折点法,并给出计算公式。试验和分析结果表明:组合桩具有较好地抵抗水平荷载的能力,有桩帽的组合桩水平受荷性状优于无桩帽的组合桩,桩帽使组合桩由水泥桩和外侧的水泥壳之间相互分开的破坏模式变为外侧的水泥土和土之间分开的模式,保证组合桩在水平荷载下的完整性,用转折点法计算组合桩的水平承载力更为合理。

带帽控沉疏桩复合地基性状规律数值分析

考虑带帽控沉疏桩复合地基力学性状规律的多种影响因素,采用非线性有限元方法,对带帽控沉疏桩复合地基力学性状进行了较深入的数值模拟分析,得到了带帽控沉疏桩复合地基力学性状的一些基本规律,为其理论研究、工程设计与施工提供有益参考。

海洋环境中复合桩基水平方向波浪荷载研究

为研究承台淹没深度及波浪入射角对桩-承台复合基础水平方向波浪荷载的影响,以平潭海峡公铁两用大桥某复合基础为研究对象,通过求解RANS方程(Reynolds-averaged Navier-Stokes equation)和k-ε湍流模型,借助FLOW-3D软件建立了波浪与复合基础相互作用的三维数值模型.研究了承台淹没深度及波浪入射角对复合基础水平方向波浪荷载的影响,并给出了不同波浪入射角下复合基础水平方向波浪荷载幅值随承台淹没深度的变化曲线.研究结果表明:承台位于波峰与波谷之间时,复合基础所受波浪荷载较大,承台淹没深度为1倍承台高度时波浪荷载达到峰值;当波浪入射角定义为承台长轴线与波浪传播方向之间夹角时,复合基础所受波浪荷载随着波浪入射角增大,当波浪入射角达到90°时,波浪荷载最大,其值约为波浪入射角为0°时的1.4倍左右.

钉形搅拌桩复合地基工程应用及其沉降计算方法

为了分析钉形搅拌桩复合地基的加固效果,通过现场试验介绍了钉形搅拌桩在某软土地基处理工程中的应用,并在一定简化的基础上,推导了考虑桩土相互作用和桩端下刺的钉形搅拌桩复合地基沉降计算方法——广义承台法。结果表明:在工程地质条件、处理面积、桩身质量、填土高度相近的情况下,钉形搅拌桩试验区的水泥用量少于等截面双向搅拌桩试验区,地表沉降小于等截面双向搅拌桩复合地基,说明钉形搅拌桩比等截面双向搅拌桩取得了更好的加固效果和经济效益。计算实例表明,广义承台法计算结果与实测值比较吻合。

基于双曲线模型的带帽刚性桩复合地基荷载传递机制研究

假定带帽刚性桩复合地基桩土荷载传递函数为双曲线模型,对其荷载传递机制进行了非线性分析。根据文献[1]的方法,建立了桩体、桩帽下土体及桩帽间土体的竖向位移、竖向应力、界面侧摩阻力与深度之间的控制微分方程。利用微分方程近似解法,得到了相应的解析表达式。直接把桩顶沉降作为已知条件进行求解,计算结果能反映带帽刚性桩复合地基工作性状规律,可为工程设计提供理论基础。

带帽刚性桩复合地基试桩力学性状三维有限元分析

采用有限元方法,对带帽刚性桩复合地基力学性状进行了初步的数值模拟分析,找出了带帽刚性桩复合地基力学性状的一些基本规律。带帽刚性桩复合地基在一定深度位置处存在等沉面现象,为建立带帽桩复合地基沉降计算模型提供了理论依据,并为设计提供有益指导。

承台(基础)-桩不同构造形式下桩土相互作用分析

在现场试验的基础上,针对桩顶与承台连接、桩顶与基础之间设置褥垫层、桩顶与基础之间设置不同刚度的垫块三种桩与承台(基础)间不同的构造方式,通过数值分析方法对其在竖向荷载作用下的工作性状进行了对比分析,通过改变垫块的刚度分析了其工作机理。

承台底土阻力群桩效应系数有限元分析

利用三维弹塑性有限元方法,对复合桩基承台底土阻力群桩效应系数进行了分析;根据分析,编制了相应的有限元程序;应用该程序研究了承台宽与桩长之比、桩距、桩数、土类等对承台底土阻力群桩效应系数的影响。结果表明,(1)承台底土阻力及其群桩效应系数随承台宽与桩长之比、桩距增大而增大,随桩数增多而减小;(2)承台底土阻力群桩效应系数与土类有关。