双向复合地基研究现状及展望

提出了双向复合地基的概念;对双向复合地基计算理论、数值分析等方面国内外研究现状进行了分析,总结了现有双向复合地基研究成果的特点与不足;对双向复合地基的特点进行了分析;提出了双向复合地基研究中的难点问题,提出了双向复合地基的可行的计算模型.

双向复合地基研究现状及若干实例分析

本文简要总结了双向复合地基的研究现状，对双向复合地基研究及实践中的一些问题进行了探讨，并分析了双向复合地基的一些新形式以及设计中注意的要点，增进了对双向复合地基承载机理及发展的认识。

双向增强复合地基桩土应力比计算方法研究

研究目的:桩土应力比是反映双向增强复合地基工作特性的重要指标。由于路堤荷载下双向增强复合地基承载变形机理复杂,本文以双桩范围内的路堤与双向复合地基为研究对象,考虑路堤土拱效应、加筋层网兜效应、应力扩散效应等多重效应的共同作用,建立路堤-水平加筋垫层-竖向桩体-桩间土协调变形的二维理论分析模型,探究各影响因素对桩土应力比的影响规律。研究结论:(1)桩土应力比随填土重度、桩间距的增加而减小,随填料内摩擦角的增大呈先增加后减小趋势,随路堤填筑高度、格栅层数、填料黏聚力的增加而增大;(2)桩土应力比对各参数的敏感性由高到低排序为:桩间距、路堤填筑高度、路堤填土重度、路堤填料黏聚力、格栅层数及路堤填料内摩擦角;(3)本研究成果可为类似工程的桩土应力比计算提供理论依据及工程借鉴。

双向增强复合地基沉降计算方法研究

将双向增强复合地基中的水平向加筋垫层视为具有一定刚度的地基梁,竖向桩体和桩间土体简化为一系列刚度不同的弹簧,考虑水平加筋垫层上下界面摩阻力的影响,基于Winkler弹性地基梁理论推导出水平加筋体的挠曲变形微分方程,并给出其幂级数半解析解,从而得到了双向增强复合地基在对称荷载作用下的沉降计算方法。通过与常规弹性地基梁法的比较验证了该方法的正确性。该方法可考虑水平加筋体筋材拉力对双向增强复合地基沉降的影响,研究结果表明,水平加筋体的设置有利于减少复合地基的沉降量。

双向增强体复合地基沉降分析

将水平加筋垫层视为一弹性薄板,地基土体简化为Winkler弹性地基模型,考虑水平加筋体的影响,由功的互等定理推导出双向增强体复合地基沉降计算式。该式综合反映了水平加筋垫层抗弯刚度、桩间距、地基土体基床系数、上部荷载等因素对复合地基沉降的影响。完成了一组"刚性桩+土工格栅"复合地基载荷试验,用文中方法计算其逐级加载下的沉降量,所得p-s曲线与实测p-s曲线吻合较好。对一工程实例进行计算,验证了文中计算方法准确性。

双向增强体复合地基工作性状的时效性研究

为了揭示双向增强体复合地基的工作性状随时间的变化规律,采用数值模拟方法对其四种典型情况下的工作性状的时效性开展研究(1.桩端穿透软土层,瞬时加载;2.桩端穿透软土层,分步加载;3.桩端未穿透软土层,瞬时加载;4.桩端未穿透软土层,分步加载)。探讨四种情况下软土地基中超静孔隙水压力的分布规律和消散特性,分析了填土的最大水平位移、沉降和差异沉降及桩体中性点位置的变化特性,以及筋材拉力、桩体轴力和桩体荷载分担比随时间的变化规律。研究结果表明,加载方案和桩体的受力型式对双向增强体复合地基工作性状的时效性有显著的影响。瞬时加载方案产生的最大超静孔隙水压力远大于分步加载方案的结果;相同的加载方案下,桩端穿透软土层时,软基中的最大超静孔隙水压力远小于未穿透软土层情况。分步加载方案的固结时间小于瞬时加载方案的固结时间,桩端穿透软土层时的固结时间远小于未穿透软土层时的固结时间。

双向增强复合地基土工格室加筋体变形分析

为解决现有梁、板法不能同时考虑桩土差异刚度、布桩形式以及摩阻效应对土工格室加筋体变形影响的问题,将单桩影响范围内的土工格室视为受上部荷载、水平摩阻力及桩土支撑力共同作用下的弹性圆薄板,并基于Winkler假定考虑了土工格室与桩土加固区的变形协调;根据单元体静力平衡建立了考虑水平摩阻效应的格室体挠曲变形控制微分方程,利用Bessel复变函数构造出不同条件下的挠度解析表达式,在此基础上得到了双向增强复合地基网下桩土应力比、沉降及桩土差异沉降的计算公式;采用室内试验对该方法进行了验证,并在此基础上利用该方法探讨分析了格室加筋体的复合弹性模量、水平摩阻系数、桩土刚度比等因素对双向增强复合地基网下桩土应力比和沉降的影响。研究结果表明:与实测值的对比结果显示该方法具有可行性;摩阻效应对桩土差异沉降影响较大,且在桩土刚度较大或加筋体复合弹性模量较小时,摩阻效应对桩土应力比、沉降影响亦十分显著。

土工格室-碎石桩双向增强复合地基大比例室内模型试验

为分析不同地基对其加固后的路基竖向承载力和竖向变形的影响,设计并完成了单纯软基、土工格室加筋地基、碎石桩复合地基和土工格室-碎石桩复合地基4组大比例室内模型试验,分析了经格室加筋垫层、碎石桩和土工格室-碎石桩加固后的路基竖向承载力和竖向变形变化规律。结果表明:经土工格室-碎石桩双向增强复合地基处治后的路基承载力大于单一碎石桩复合地基和单一土工格室加筋地基;土工格室加筋垫层具有良好的筏板和应力均化作用,从而使碎石桩桩顶沉降量明显减小,加筋垫层对路堤荷载下桩端沉降的影响不大;路堤荷载下,碎石桩桩顶沉降量小于同平面桩间土沉降量,大于桩端沉降量,以致路堤荷载下复合地基中桩间土先于桩体发生破坏。

双向增强复合地基土工格室加筋体三维变形分析

本文从弹性力学基本原理和圆薄板微单元出发,将土工格室加筋体视为小挠度弹性薄板,考虑桩土变形及界面摩阻效应的影响,推导出三维轴对称条件下格室变形控制微分方程,采用Bessel复变函数构造三维条件下土工格室挠曲变形解析解答,并借鉴相关文献的边界条件进行了改进,继而得到计算土工格室网面下部桩土应力比、沉降及桩土差异沉降的计算公式,以期完善双向增强复合地基土工格室体变形计算方法。

考虑纵横耦合变形的土工格室加筋体变形分析

针对土工格室加筋体的受力变形特点,将其视为小挠度弹性圆薄板,考虑土工格室与桩土加固区的变形协调、土工格室垫层耦合的水平与竖直变形以及上下界面的摩阻效应,建立此轴对称条件下薄板的挠曲变形控制微分方程,利用Bessel复变函数构造竖向及水平位移解析表达式,从而得出双向增强复合地基网下桩土应力比、沉降及桩土差异沉降的计算公式.采用某工程试验结果对该计算方法进行了验证,证明本文计算方法的合理性.参数分析表明:在一定范围内改变加筋体的复合弹性模量、桩土刚度比、上下界面摩阻系数比等因素可以起到调节双向增强复合地基网下桩土应力比和降低格室体沉降的作用.