变刚度刚性桩复合地基抗震性能研究

为了研究变刚度刚性桩复合地基的抗震性能,利用ANSYS分析软件建立了两种不同类型变刚度刚性桩复合地基及上部结构的有限元模型,采用时程分析法对变刚度刚性桩复合地基进行地震响应分析,得出了这两种变刚度刚性桩复合地基在地震作用下的桩体位移、内力最大值分布规律.结果表明,长桩的最大内力值远远大于短桩,大直径桩的最大内力值远远大于小直径桩,在抗震设防地区采用变刚度刚性桩复合地基需加强长桩和大直径桩的强度设计,并通过对比指出变桩长方案的刚性桩复合地基在同等经济条件下抗震性能优于变桩径方案.

变刚度刚性桩复合地基上筏板基础的计算方法

建立了变刚度刚性桩复合地基的桩-土体系近似分析模型,并采用无单元法模拟筏板,有限元方法模拟褥垫层,将三者耦合建立了刚性桩复合地基筏板基础的一种计算方法.根据大比尺模型实验的结果,对该方法的合理性和可行性进行了论证.

不均匀地层中刚性桩复合地基变形及加固措施分析

刚性桩复合地基凭借其工后沉降小、施工周期短、整体稳定性强、社会经济效益高等优势,逐渐得到广泛应用,但也伴随着一些工程问题,如在不均匀地层下刚性桩复合地基路堤容易出现稳定性问题。本文针对不均匀地层下刚性桩复合地基典型工程案例展开研究,采用有限元软件建立三维模型,揭示改进方案前后不均匀地层下刚性桩复合地基的变形规律,研究3种加固方式对于刚性桩复合地基稳定性的增强效果。结果表明:不均匀地层下刚性桩复合地基会产生偏应力进而引起路堤差异沉降,结构稳定性较差,改进方案可以有效降低路堤沉降,提高结构整体稳定性,横梁加固可以有效提高刚性桩复合地基的水平稳定性。

加筋路堤下刚性桩复合地基变形特性分析

刚性桩复合地基在珠海地区软土区道路工程中应用时常出现沉降和不均匀沉降较大的问题,进而引发沿路管线破坏和路面波浪起伏。为了解决深厚软土区刚性桩复合地基存在的沉降和差异沉降过大问题,优化复合地基设计,为防治道路病害提供参考,本研究通过数值计算方法建立了平面应变模型。将三维桩体和桩帽进行二维等效,并考虑了路堤填注和土体固结的过程,分析了基准工况和不同参数条件下加筋路堤下刚性桩复合地基变形特性。结果表明:刚性桩复合地基的变形可分为变形协调区、统一沉降区和压缩变形区,其中变形协调区主要影响差异沉降,压缩变形区主要影响总沉降,统一沉降区则因自身压缩变形小,随复合地基整体下沉,而起到减小总沉降的作用;在桩两端约束强于桩中部约束的情况下,边桩可能首先在中部发生弯曲破坏;刚性桩复合地基施工过程中出现的路堤外隆起现象会在工后逐步消失并在路堤带动下发生沉降;参数分析结果表明,持力层的强度、桩端嵌入持力层深度对路堤沉降影响最大,而桩间距、桩帽尺寸对差异沉降影响最大,场坪土的强度及砂黏性、褥垫层厚度、地下水深度对路堤沉降均有一定影响,但影响较为有限。因此,对于深厚软土区域,根据软土厚度确定桩长并合理增大桩间距和桩帽尺寸,可以控制路堤沉降并节省工程造价。

模块化建筑刚性桩复合地基共同作用试验分析

本文依据某模块化示范楼,制作了简化后的1∶10的模块化建筑刚性桩复合地基的室外缩尺模型,考虑了上部模块结构与地基基础共同作用。通过模型试验分析了上部模块刚度变化对上部模块钢柱、筏板基础和刚性桩复合地基各受力体的影响。结果表明:模块化建筑中部柱轴力>边部柱轴力>角部柱轴力;随上部模块刚度的增加,中部柱轴力逐渐减小,边部柱和角部柱轴力逐渐增大;筏板基础中部沉降最大,边部沉降最小,整体沉降随上部模块楼层的增加逐渐增大;角部桩身轴力>边部桩身轴力>中部桩身轴力,桩身轴力沿着桩深度方向先增大后减小;桩身上部一定范围内产生负摩阻力。分析结果能够为模块化建筑单元构件设计及刚性桩复合地基基础优化设计提供参考。

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。

某超高层办公楼两阶段变刚度复合桩基础监测数据分析

两阶段变刚度复合桩基础的工作机理与常规桩筏基础以及天然基础具有一定差异,为了解桩和地基土在建筑施工及使用过程中的应力以及变形情况,对某超高层办公楼两阶段变刚度复合桩基础的地基土压力、桩顶内力、弹性支座变形、钢筋应力、沉降变形等现场监测数据进行了统计分析,研究上述监测数据在逐层施工加载过程中的发展、变化规律,并与理论计算结果进行了对比。结果表明,基础反力实测结果小于理论计算值,验证了两阶段变刚度复合桩基础设计的合理性,从而验证了桩筏基础变刚度调平的理念。

黄土变刚度组合桩复合地基及其工作性能研究

考虑到西北地区阶地黄土的特殊工程地质条件,为了更好地契合当地工况,满足高铁路基的沉降控制指标,本文提出了一种变刚度组合桩复合地基,并进行了现场载荷试验,研究了其承载特性、桩土应力比与桩周土挤密系数变化特征;通过数值模拟,深入研究了变刚度组合桩桩体与桩周土体地应力变形分布特征。结果表明:相比于水泥土挤密桩,变刚度组合桩复合地基能够更有效地控制沉降;地表处桩土应力比特征更接近柔性桩,具备柔性桩复合地基的变形协调能力;变刚度组合桩复合地基能够产生土拱效应,从而更好地发挥桩体的端承作用,降低复合地基下层桩间土所受的荷载,以契合阶地黄土区特殊的工程地质条件。

基于附加应力法的刚性桩复合地基沉降影响参数分析

针对现有文献中刚性桩复合地基沉降的影响因素分析较为缺乏这一问题,基于刚性桩复合地基的附加应力法,对地基土、刚性桩、路堤等因素对加固区沉降、中性面深度、负摩擦力等的影响规律进行了分析。研究结果表明,加固区沉降随淤泥质粉质黏土压缩模量、工作垫层厚度、工作垫层侧阻力逐渐增加;中性面深度随工作垫层厚度逐渐增加,但随工作垫层侧阻力逐渐减小;负摩擦力均随工作垫层厚度、工作垫层侧阻力逐渐增加。加固区沉降均随桩端土极限端阻力、总极限端阻力和单桩极限承载力逐渐增加。相对于开口条件,桩端为闭口时,桩端阻力较大,单桩承载力较高,加固区沉降较小。加固区沉降均随路堤高度、路堤填料重度、路堤顶宽和路堤边坡坡率逐渐增加;中性面深度和负摩擦力也随之呈现增加趋势。此研究结果可为刚性桩复合地基设计与计算提供一定参考。

刚性网格-微型群桩复合地基设计参数分析

采用MIDAS-GTS对刚性网格-微型群桩复合地基处理深厚软土地层进行计算分析,通过对桩网复合地基设计中材料强度、桩径(长细比)、桩间距、垫层厚度及垫层强度的取值进行修改,分析归纳出这些设计参数取值变化对桩土应力比、桩身沉降及变形的影响,得到最优的设计参数取值,为桩网复合地基处理深厚软土地层的设计参数取值提供借鉴。结果表明,材料强度几乎不影响复合地基的性能。对于桩径而言,将其转换为长细比进行研究;当长细比在100时桩土应力比较大,桩身沉降和变形最小。桩间距的增加可以提高桩土应力比;但其达到1.5m之后,桩身沉降和变形会急剧增加。垫层的存在能明显提高桩土应力比,降低桩身沉降;当垫层厚度达到0.5m,强度到达0.25kN/mm(2普通砂石强度)后,该影响效果呈现减弱趋势。

预应力管桩桩土复合地基等效刚度参数数值分析

为了研究预应力管桩对淤泥质软土地基刚度参数的影响,本文以浙江联塑二期项目为依托,通过ABAQUS有限元软建模及C++编制计算程序,对预应力管桩在淤泥质软土中形成的复合地基刚度参数进行数值模拟分析,研究结果表明:①淤泥质桩土复合地基可以有效增加复合地基弹性模量,但非线性增长;②淤泥质桩土复合地基泊松比与桩径的大小成反比,当桩长超过淤泥层后,再增加桩长对复合地基泊松比影响无明显变化,当超过淤泥层时计算结果收敛,以上计算结果适用于沿海城市填海区,为其他沿海城市积累工程经验。

大桩距刚性桩复合地基压板试验预制承压板设计

针对刚性桩复合地基压板试验承压板尺寸大,采用传统钢制承压板存在制作成本高、易变形、各尺寸适用灵活度低等缺陷,本文结合工程实际中各承压板所需尺寸,采用单、双层预制钢筋混凝土板代替钢板。试验前采用‘理正’结构计算软件验算承压板厚度和配筋。提出以双层预制钢筋混凝土承压板代替单层板,可进一步降低造价,便于安装,并满足压板刚度,提高试验精度,为大尺寸承压板设计提供参考。

钻孔灌注桩-筏基础优化为刚性桩复合地基分析

超高层建筑桩–筏基础的钻孔灌注桩在复杂地质条件下,施工困难,难以成桩,拖慢施工工期,较大程度上增加建造成本。基于此,结合以往CFG桩复合地基在高层建筑中的使用情况及场地地质地层条件,考虑将超高层建筑的钻孔灌注桩—筏形基础进行优化,采用刚性桩复合地基满足承载力要求,保证结构安全,加快施工工期,降低施工成本。刚性桩复合地基为长螺旋钻孔压灌工艺施工长钢筋混凝土桩+短素混凝土桩,长短桩交错布置,桩顶铺设合适厚度的级配碎石褥垫层,在褥垫层上部施工基础筏形。

刚性桩复合地基在房屋建筑中的应用

随着社会持续向前迈进,现代化建筑在朝向高层化、大型化发展的同时,建筑形式也多种多样,从而对建筑地基稳定性与承载能力提出更高要求。在这样的情况下,刚性桩复合基地因为具备承载力强和经济效益高等优势脱颖而出,快速发展成为建筑工程常用地基类型。由于地基施工质量优劣,直接影响建筑工程质量与使用寿命,所以本文根据实际应用案例,详细阐述刚性桩复合地基设计、旋挖成孔及施工成果检测等重要环节,以期为施工企业提供参考。

基于软土加固区跟随下卧层变形的高速铁路刚性桩复合地基计算方法

根据刚性桩复合地基主要受力区与潜在工后变形土体在深度上的相对位置关系,提出刚性桩跨越中浅部潜在工后变形土体,使加固区跟随深部土体变形,是刚性桩复合地基控制工后变形的两个关键。刚性桩跨越中浅部潜在变形土体后,工后沉降变形将主要来源于下卧层。此时,加固区跟随下卧层变形成为深部变形向上传递的主要特征。建立桩间土单元模型,分析桩顶结构及桩间距、桩径等参数对刚性桩跨越中浅部工后变形土体的调节机制,指出桩底选择良好的承载地层,并且穿过潜在工后变形土体足够的长度是跨越中浅部潜在变形土体的重要保证;建立深部变形向上传递时,加固区桩、土相互作用及其变形效应的简化分析模型,阐述加固区跟随下卧层变形的力学机制与计算方法。

排水桩-网复合地基处置可液化路堤地基的振动台试验研究

排水刚性桩融合了刚性桩基础承载力高和具有排水性能的双重优点。为研究排水刚性桩处置可液化路堤地基的抗液化作用效果,采用7#硅砂作为路堤地基模型材料,3×5群桩布置形式,在水平向和竖直向施加双向动力荷载,对排水桩-网复合地基和普通桩-网复合地基处理可液化路堤地基开展了振动台模型试验研究。从超孔隙水压力、加速度、沉降等动力响应对排水桩-网复合地基的抗液化作用效果进行了分析。试验结果表明:排水桩-网复合地基的处置效果明显优于普通桩-网复合地基的加固效果。排水桩工况超孔压比峰值最大值为0.79,最小值为0.61,普通桩工况超孔压比峰值均达到1.0,处于完全液化状态。排水桩工况水平向峰值加速度放大系数沿路堤模型底部至顶部呈现明显的放大效应,峰值加速度放大系数最大值为1.60。普通桩工况峰值加速度放大系数呈现一定的液化地基减震效应,峰值加速度放大系数最大值为1.07。排水桩工况沉降平均值为11.4 mm。普通桩工况沉降平均值为25.7 mm,排水桩工况最终沉降量平均值较普通桩工况减小55.6%。排水桩能够有效加快超孔隙水压力的消散,减小路堤沉降量,是一种处置可液化地基的有效措施。

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。

地震荷载下刚性桩复合地基变刚度调平前后的性状分析

基于ABAQUS有限元软件模拟分析,通过模拟土的动力本构模型,选取合理的人工边界,建立了2种刚性桩复合地基与上部结构相互作用体系有限元动力分析模型,采用时程分析法对刚性桩复合地基调平前后进行地震响应分析。结果表明,调平后刚性桩复合地基对相互作用体系中上部结构的动力反应明显要比调平前时动力反应小;调平后的筏板基础在地震荷载载作用下,筏板较调平前的弯矩更小,差异沉降也更小;调平后刚性桩复合地基中,在地震荷载下长桩的最大弯矩和水平位移远大于短桩,长桩在变刚度处弯矩较大,容易发生断桩。通过对比指出,调平后刚性桩复合地基在同等经济条件下抗震性能优于调平前。

刚性桩复合地基承载及变形特性试验研究

通过现场试验 ,测出了刚性桩复合地基各土层的变形、桩体的上下刺入量、桩身轴力、侧摩阻力 ,并由此得到桩土荷载分担比、应力比 .试验表明 :垫层起到了使桩土共同参与工作的作用 ,使土能够较充分发挥其承载能力 ;单桩复合地基中加固层压缩是产生沉降的主要原因 ,下卧层的压缩量很小 ,垫层压缩量占沉降的比例随荷载而变化 ;单桩复合地基首先是桩周土承担较大荷载 ,使其从局部剪切破坏开始 ,逐步向整体剪切破坏发展 ,而后随着桩承担荷载的加大 ,桩承载力达到极限而破坏 。

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。