路堤荷载下坡脚处不同排距斜直组合桩工程特性试验研究

采用斜直组合桩加固坡脚软基,在此基础上,通过模型试验研究路堤循环加卸载下坡脚处不同排距斜直组合桩的工程特性。研究结果表明:桩侧土压力沿深度方向呈先增大、后减小的趋势,随荷载或者加载次数增大而增大。后排直桩桩侧土压力随排距增大而增大,在0.4L(L为桩长)处达到最大值;前排斜桩桩侧土压力随排距增大而减小,在0.6L处达到最大值。前排斜桩水平位移及其峰值随荷载和加载次数增大而增大,随排距增大而减小。上部位移增速大于下部位移增速,桩头位移增速最大。当排距为2.5d~4.0d(d为方桩边长)时,桩身水平位移峰值随排距增大而快速递减。桩身弯矩及其峰值随荷载或者加载次数增大而增大。后排直桩弯矩峰值出现在桩身中部,随排距增大而增大;前排斜桩弯矩峰值出现在桩头,随排距增大而减小。在均质砂土地基中,后排直桩将率先在桩身中部发生弯曲破坏,排距越大,破坏越早发生;前排斜桩将平移并绕桩底转动,最后在桩顶发生破坏。在工程实践中,建议排距取桩径或方桩边长的2.5倍,后排直桩的抗弯刚度取前排斜桩的2.5倍以上。

直斜组合高压旋喷桩基础抗压承载性能数值试验研究

山地区域高压线铁塔基础施工具有难度大、周期长、成本高、机械化施工程度低等特点。为提高塔基基础施工效率,本文提出了一种新型的塔基基础形式——直斜组合高压旋喷桩。利用有限元软件PLAXIS 3D对直斜组合高压旋喷桩基础的竖向承载性能及桩身内力演化规律开展数值试验研究。研究结果表明:1)斜桩倾角相同时,桩身弯矩变化规律基本相同,其最大弯矩值位于桩顶附近且随桩长径比的增加而减小;2)竖向荷载作用下,直桩的轴力大于斜桩;3)桩长径比相同时,直斜组合高压旋喷桩基础抗压承载力随斜桩倾角(0°、10°、20°)的增大而呈非线性递增关系;直斜组合高压旋喷桩基础竖向承载性能较好,值得推广与应用。

深厚碎石土边坡上特大拱桥直桩-斜桩组合群桩基础承载性状数值分析

桥梁荷载作用下,陡坡上直桩-斜桩组合形式的拱桥桩基除了承受竖向荷载之外,还要承受较大水平推力。一方面桥梁荷载会造成陡坡稳定性发生变化,另一方面边坡上的桩基会受到桥梁荷载和边坡的双重影响。以四川省某拱桥为例,对直桩-斜桩组合群桩基础承载性状进行数值模拟分析。主要分析桩周土体变形性状、基础受力变形特性及运用强度折减法计算陡坡的稳定安全系数。结果表明:桥梁工程完成后,边坡整体位移很小;桩基础变形以竖向位移为主,水平位移较小;深厚覆盖层边坡表面碎石土容易形成潜在滑动带,应注重加固支护。

倾斜度影响斜-直组合桩单侧受力响应试验研究

在深厚软弱地基或者厚度不均匀软弱地基上修筑公(铁)路路堤或者广场时,常常采用竖直桩复合地基加固,并在坡脚外设置3~4排或者更多排桩,但填筑体滑移、坍塌事故仍未能避免。为保障填筑体稳定,提出坡脚斜-直组合桩方案,并采用室内模型试验研究均质地基中4种不同倾斜度的斜-直组合桩在单侧加载下的土压力、水平位移和弯矩变化规律,分析破坏模式,为坡脚斜-直组合桩的设计应用提供试验依据。研究结果表明:外侧斜桩倾斜度增大,内侧直桩水平土压力和弯矩随之增大,外侧斜桩水平土压力和水平位移及弯矩随之减小,内侧直桩水平土压力大于外侧斜桩水平土压力;内侧直桩弯矩呈单峰曲线分布,峰值位于桩身中部,外侧斜桩弯矩最大值位于桩身顶部,内侧直桩中部、外侧斜桩顶部出现危险截面,内侧直桩较外侧斜桩更易发生断裂;外侧斜桩破坏前的位移模式为“先转动后平移再弯曲”,破坏形式为弯曲破坏。在工程中,建议外侧斜桩倾斜度为10%~15%,并根据路堤高度(荷载)选择内侧直桩与外侧斜桩刚度之比为2~3。

斜桩与直桩组合多级支护在基坑中的应用与分析

在一些基坑工程中,倾斜桩和多级支护可减少或消除支撑使用、增加悬臂支护深度,其工程应用也越来越受到重视。基于工程实例,通过数值计算方法,开展斜-直组合多级支护结构分级高度比、平台宽度、倾斜角度等参数对支护效果的影响分析。结果表明:斜桩与多级支护进行组合可显著控制位移,且最大位移主要发生在第1级支护,当第1级支护高度较小时,宜选择一直一斜多级支护结构,反之,则宜选择一斜一直结构;平台宽度<1倍挖深时,增大平台对减少桩身位移更显著,平台宽度>1倍挖深时,桩身位移随平台宽度变化趋于平稳;第1级为斜桩的多级支护在0°~5°倾角范围内桩身位移随倾角增加降幅更大,其后变化趋于均匀;支护空间较大且位移控制要求更严时,可采用二斜多级支护结构。工程计算与实测结果表明,斜桩与直桩组合多级支护效果良好。

直斜桩群桩基础在钢筋混凝土拱桥中的应用与探讨

斜桩在群桩桩基中能够抵抗较大的水平荷载,对于钢筋混凝土拱桥,拱脚处产生的水平推力巨大,对基础性能的要求较高,直斜桩组合群桩基础是砼拱桥基础的一种较优选择。本文对直桩群桩基础和直斜桩组合群桩基础进行计算分析,并作相应对比,当群桩中的斜桩在承受竖向和横向荷载时,斜桩能分担部分竖向荷载的,还能减小桩顶内力,水平位移,桩身裂缝,其作用较为明显,而群桩中直桩主要承担了抵抗竖向荷载的作用。因此,直斜桩组合桩基更适合拱桥的基础,竖向和水平承载力均能满足要求。

直斜交替组合钢管桩支挡结构试验研究

直斜交替组合钢管桩是一种新型的基坑支挡结构,具有施工方便、可循环利用、造价低等优点。已有工程实践证明其支护性能良好,但尚缺乏对其变形和受力机制的深入认识。开展悬臂桩和2种不同夹角(α=10°,20°)的直斜交替组合钢管桩模型试验研究,分析基坑开挖过程中,桩顶位移变化规律、桩身弯矩和变形及土压力分布特征,试验结果表明:相同的基坑开挖深度,直斜交替组合钢管桩的桩顶位移随着夹角增大而减小,悬臂桩桩顶位移最大。悬臂桩桩身弯矩图呈现“鱼腹式”分布特征,而直斜交替组合钢管则为“S”型分布,直斜交替组合钢管桩存在显著的反弯现象,其桩身最大弯矩值随着夹角α的增加而减小。直斜交替组合钢管桩在土压力作用下受力更加合理,斜桩受拉、直桩受压,其破坏模式从悬臂桩的弯剪破坏变化为斜桩与直桩的拉压破坏。此外,直斜交替组合钢管桩支护结构具有三大有益的效应:拉锚效应、重力效应和空间结构效应。拉锚效应和重力效应增加了结构的抗倾覆力矩,而空间结构效应提高了支挡结构的刚度。因此,该支挡结构具有很好的推广应用价值。

斜-竖直交替组合桩加固边坡特性研究

斜-竖直交替组合桩在无支撑基坑支护工程中已逐步得到了应用,并被证明对于控制位移和稳定边坡有良好的效果。为研究斜-竖直交替组合桩加固边坡的力学特性,利用室内模型试验及Plaxis有限元软件对此进行研究。结果表明:斜-竖直交替组合桩相比单排竖直桩在控制位移和提高边坡稳定性方面更为有利;当斜直桩倾角增大时,桩身的水平变形逐渐减小;抗滑桩与坡脚距离增大时,桩身的弯矩和水平变形也会随之增大。在实际工程应用中,应根据场地条件和施工情况加以选择,达到安全性和经济性的统一。

倾斜软基上斜直桩组合结构单侧受力破坏模式试验

倾斜软基上修建高速公路(铁路)时,地基容易出现差异沉降、滑移甚至垮塌。提出坡脚斜直桩组合结构+桩体复合地基加固倾斜软基,采用模型试验,对比测试倾斜软基上桩体复合地基受压时,坡脚处插入硬层的双单桩、双直桩组合结构以及斜直桩组合结构的桩侧土压力、桩身应变和外侧桩水平位移,揭示倾斜软基上插入硬层的斜直桩组合结构单侧受力变形机制与破坏模式,为倾斜软基上斜直桩组合结构的设计提供试验依据。结果表明:①内、外侧桩在桩身中部偏上位置呈现桩侧土压力峰值;外侧桩倾斜度增大,其桩侧土压力峰值快速减小,内侧桩桩侧土压力大于外侧桩;②外侧桩在桩身中部偏上位置呈现侧移峰值,桩顶嵌固连梁外侧桩的桩身水平位移及其峰值均随倾斜度增大而减小,总是小于桩顶自由的外侧桩,峰值位置也较低;③桩身中上部出现弯矩峰值,外侧桩弯矩峰值位置略低,外侧桩倾斜度增大导致内侧桩弯矩增大、外侧桩弯矩减小;④单侧受载时,斜直桩发生水平位移,随后弯曲变形,内侧桩率先破坏、外侧桩后破坏,具有关联性,而双直桩的破坏荷载介于斜直桩的内侧桩和外侧桩之间。加大内侧桩的抗弯刚度和外侧桩的倾斜度将大幅度提高斜直桩组合结构的整体稳定性。工程中,建议外侧桩倾斜度为10%~20%,并根据路堤高度(荷载)选择内侧桩与外侧桩刚度之比大于2。