可液化土中劲芯复合桩的地震响应特征

劲芯复合桩是将预制混凝土管桩插入水泥土桩中复合而成的新型桩基。通过振动台模型试验及有限差分程序FLAC3D数值模拟分析,研究可液化地基中劲芯复合桩的地震响应。利用模型试验结果验证数值模型的准确性和可靠性,进而通过参数分析讨论水泥土桩桩径、桩长、剪切模量等因素对可液化土—复合桩—上部结构地震响应的影响规律,定量评价水泥土桩加固对场地抗液化性能及桩基弯曲破坏的影响特征。结果表明:增大水泥土桩桩径和桩长可有效提高复合桩的抗震性能;增大水泥土剪切模量对复合桩抗震性能的提高有限;桩基在桩头附近或水泥土与可液化砂土交界处易产生较大的弯矩响应,该部位应采取必要的抗震构造措施。根据研究结果,提出了可液化地基中劲芯复合桩的抗震设计要点。

劲芯复合桩施工关键工艺参数及控制

劲芯复合桩施工包括水泥土柱体施工和芯桩施工两道工序,水泥土柱体的施工多采用水泥土搅拌法来实施,芯桩多采用预制桩静压法或锤击法施工。劲芯复合桩的质量控制的关键是水泥土质量和复合桩同轴度。水泥土质量的关键工艺参数是水泥土掺入量、水泥土搅拌均匀程度,江苏沿海地区工程实践表明,应使施工参数、设备参数与设计参数三者相互匹配才能达到更好的水泥土质量。同轴度取决于芯桩与水泥土体的同心度和垂直度,实践证明,施工场地达到一定平整度和承载力同时,必须精确控制打桩机械机架的垂直度。

劲芯复合桩外界面力学特性试验研究

常规的劲芯复合桩是由钢筋混凝土芯桩和外包水泥土组成的组合构件,劲芯复合桩具有双重界面,即由“芯桩”与“水泥土”构成的内界面、和由“水泥土”与“桩周土”构成的外界面,很多情况下,其竖向承载力取决于外界面的抗剪强度。本文针对此类劲芯复合桩,通过同直径多桩型桩对比试验研究发现,其比传统桩型竖向承载力提高32%~76%、总侧阻力提高61%~99%;通过无端承桩静载试验研究发现,实测总则阻力是按规范经验公式计算值的2倍。试验结果表明,劲芯复合桩外界面具有优异的力学性能。

循环荷载下楔形劲芯水泥土复合桩工作特性试验研究

楔形劲芯水泥土复合桩作为一种新型组合桩,为探究其在公路、铁路等长期承受循环荷载下工程应用的工作性状,对4根不同桩芯楔角、静荷载比和循环荷载比的复合桩进行模型试验,研究了静载极限承载力及循环荷载下累计沉降、桩身轴力分布、桩端阻力和侧摩阻力。试验结果表明:静载作用下楔形内芯复合桩的承载能力要优于等截面内芯复合桩;复合桩累计沉降会随着静荷载比和循环荷载比的增大而增大,并在不同动静荷载组合下可分为稳定型、发展型和破坏型3种类型,同时给出满足各类型的荷载取值范围;芯桩与水泥土外桩之间的相互作用并未发生明显弱化现象,楔形芯桩复合桩能充分发挥桩侧上部土体的侧摩阻力,并能有效减弱芯桩端部应力集中现象,因此其抵抗循环荷载的能力要优于等截面芯桩的复合桩。

桩筏连接形式对劲芯复合桩地震响应影响试验研究

为揭示桩筏连接形式对可液化地基中劲芯复合桩地震响应的影响规律,采用1g振动台开展了连接式和非连接式复合桩桩筏基础的模型试验研究,对比分析了2组试验工况中模型体系的固有频率和阻尼比、试验场地宏观现象、土体的超孔压和加速度、上部结构的加速度和位移、桩身弯矩等动力响应。2种工况中均输入不同地震动强度的El Centro地震波。试验结果表明:非连接式桩筏(DPR)工况中模型体系的固有频率小于连接式桩筏(CPR)工况的固有频率,而DPR工况的阻尼比大于CPR工况;采用DPR基础可减轻地基土体的液化程度,其超孔压比峰值比CPR工况最大可减少19.3%;在不同地震动强度下,中粗砂垫层的隔震效应使得DPR工况中地基土体和上部结构的加速度反应均低于CPR工况,0.4g El Centro波输入时,DPR工况中上部结构加速度放大系数比CPR工况减少13.5%;DPR基础的整体性和刚度相对较差,导致DPR工况上部结构侧向位移和筏板沉降均较CPR工况增加50%以上;地基液化导致桩身弯矩急剧增大,CPR工况中复合桩的最大弯矩出现在桩头,而DPR工况中桩身弯矩峰值出现在距桩头1/3~1/2桩长处,且DPR工况中桩基弯矩峰值较CPR工况减少近50%。因此,桩筏连接形式差异对劲芯复合桩地震响应影响显著,研究成果可为液化土层中劲芯复合桩桩筏基础的抗震设计与研究提供参考。

河道坡岸加固应用复芯劲性复合桩技术研究

将复芯劲性复合桩用于河道坡岸加固,可大幅度降低发生桩体剪切毁坏的可能性。案例所在的小流域河道坡岸加固工程应用该技术后取得了良好的工程治理效果。文章基于工程实践,梳理介绍了复芯劲性复合桩施工工艺,包括施工流程、布桩方案、回填进度等内容;以及现场施工质量监测技术,包括护岸顶部竖向移位与墙后回填沉降监测、深层水平移位监测、桩顶和桩间土压监测等具体内容,对同类河道坡岸治理工程应用有技术参考意义。

等芯与短芯劲性复合桩承载特性对比研究

劲性复合桩为近年来工程界出现的新桩型,等芯劲性复合桩和短芯劲性复合桩得到了广泛应用,当前针对两者承载特性差异的研究鲜见报道。文章建立等芯与短芯劲性复合桩数值计算模型,结合室内试验结果设置界面接触属性,明晰等芯与短芯劲性复合桩承载特性差异。结果表明:等芯劲性复合桩沉降控制效果优于短芯劲性复合桩,内芯桩端下水泥土非复合段的压缩量是短芯劲性复合桩沉降量的主要组成部分;相较于等芯桩,短芯桩应关注水泥土强度对桩性能的影响;短芯劲性复合桩的桩侧摩阻力分担了更多的上部荷载,桩端下土体压缩量较小,对桩端持力层刚度的要求低于等芯劲性复合桩;两种劲性复合桩内芯轴力与内界面侧摩阻力沿深度的变化规律基本相同。研究成果可为劲性复合桩工程实践提供科学依据。

劲性复合桩的承载力分析

劲性复合桩基作为一种重要的基础形式,它具有承载力高、沉降小、造价低等优点。以禹洲地产南京雨花台项目为研究背景,通过承载力设计值计算、现场试验以及ANSYS有限元模拟分析,对等芯劲性复合桩承载力和荷载传递机理进行了分析比较。分析得出:劲性复合桩单桩竖向抗压承载力实验值与有限元值相符,偏差较小,且远大于单桩竖向抗压承载力设计值;劲性复合桩在桩身未发生破坏的情况下,其桩侧摩阻力和桩端阻力分别承担竖向荷载的90%和10%。

夯扩载体劲芯桩多元复合地基施工技术

为提高复合地基的加固效果并拓宽适用范围,融合载体桩、柔性桩和刚性桩的技术优点形成了多元桩复合地基。通过劲芯复合桩工作原理分析,优化了该复合地基的材料选择与结构组合,同时阐述了施工工艺流程和质量控制等技术环节,形成了夯扩载体劲芯桩多元复合地基新技术新工艺。分析表明,多元劲芯桩复合地基具有单桩承载力高、加固效果显著和适用性强等优点,较适合土层分布不均匀或承载力要求不一等特殊工况;还可消耗建筑垃圾等固体废弃物,减少砂石等天然建材用量,从而具有降低工程造价和保护生态环境等功效。