混凝土芯水泥土复合桩竖向承载特性分析方法

基于Euler梁理论和状态空间法,建立了综合考虑非线性芯桩-水泥土-桩周土界面作用的双层叠合直梁分析模型及其状态方程,推导了成层土中不同组合形式的复合桩截面内力与变形的统一解析解,有效地考虑了复合桩分析中土与结构相互作用、结构局部参数发生变化等难点。通过与已有文献中现场试验和数值计算结果对比,验证了该方法的有效性,并讨论了桩径比、芯长比和水泥土弹性模量对桩承载特性的影响。研究结果表明:(1)桩径比增大,可提供的桩侧摩阻力和桩端阻力增大,复合桩竖向承载力基本呈线性增长;(2)芯长比增大,复合桩竖向承载力的增长幅度逐渐增大;(3)水泥土弹性模量对于桩竖向承载力影响较小。

混凝土芯水泥土复合桩竖向动力响应分析

考虑一种由混凝土芯桩和水泥土外桩组合而成的强黏结混凝土芯水泥土复合桩,通过桩单元受力分析推导得到了混凝土芯水泥土复合桩的纵向振动方程,同时基于弹性动力学理论推导得到了桩侧摩阻力的级数解答以及混凝土芯水泥土复合桩在桩顶动载作用下的桩顶动阻抗解析解答。最后,通过数值算例和参数分析讨论了混凝土芯水泥土复合桩的半径、桩长和弹性模量以及桩侧土体的密度、剪切模量和黏性阻尼系数等物性参数对桩顶动阻抗的影响规律。结果表明:混凝土芯桩半径的减小有利于提升桩顶动阻抗;混凝土芯水泥土复合桩的桩顶动阻抗随桩长的增大而增大;混凝土芯桩弹性模量的增加对桩顶动阻抗具有负面影响;水泥土外桩弹性模量的增加对桩顶动阻抗影响较小;桩侧土体的密度、剪切模量和黏性阻尼系数的增大有助于提高桩顶动阻抗。

混凝土芯水泥土复合桩混凝土-水泥土界面摩擦特性试验研究

混凝土芯水泥土复合桩是由高强度混凝土芯桩和水泥土组成的新型复合桩。芯桩-水泥土以及水泥土-桩周土之间的界面摩擦特性是影响复合桩荷载传递规律的关键因素,目前对芯桩-水泥土界面摩擦特性的研究还较少,而且常规的二维平面剪切试验也无法研究芯桩的直径和截面形状等因素对界面特性的影响。文章采用自主研发的三维桩土接触面剪切试验装置,模拟工程实际情况,对预制混凝土芯桩-水泥土界面摩擦特性进行研究。剪切试验结果表明:混凝土-水泥土界面在剪切试验过程中经历了弹性阶段、脆性破坏阶段和剪切滑移三个阶段,采用三折线模型可以较好地描述其本构关系;界面极限侧摩阻力与芯桩含芯率(或直径)密切相关,随含芯率增加表现为先大幅减小而后逐步趋于稳定;界面极限侧摩阻力与水泥土无侧限抗压强度存在近似线性关系,其值约为水泥土无侧限抗压强度的0.064~0.259倍,而界面残余侧摩阻力受含芯率和水泥土养护龄期的影响相对小;在芯桩侧表面积相同的情况下,圆芯复合桩界面极限侧摩阻力约为方芯复合桩的1.329倍;界面极限相对位移受含芯率、水泥土龄期及芯桩截面形状影响较小,基本在1.23~2.40mm。

劲芯水泥土桩复合地基承载路堤失稳破坏模型试验

劲芯水泥土桩可有效提高软土地基承载力,减小地基沉降和提高边坡稳定性。目前对于劲芯水泥土桩的研究主要集中在其承受竖向荷载条件下的工程特性上,对于路堤荷载下桩体失稳破坏模式与计算方法的认识尚不全面。开展1g重力场模型试验,对比研究了路堤荷载下天然地基、水泥土桩复合地基、劲芯水泥土桩复合地基路基变形、桩土应力、桩体应变、桩体破坏形态及路堤失稳模式,并评价了现有刚性桩复合地基稳定性计算方法对于劲芯水泥土桩复合地基承载路堤稳定性分析的适用性。结果表明:相较于水泥土桩,劲芯水泥土桩能有效约束地基土变形,路面沉降约为水泥土桩复合地基的61%~71%,坡外隆起约为12%~46%,进而显著提高路堤的稳定性。在路堤荷载下,劲芯水泥土桩表现出渐进式失稳破坏特征,桩体可发生纯压破坏、压弯破坏和弯曲破坏,且与桩体刚度和相对于路堤位置有关,桩体断裂位置与滑动面位置并未重合。等效抗剪强度法对于劲芯水泥土桩承载路堤稳定性分析具有一定的适用性和应用价值。

饱和地基水泥土复合桩近场主动隔振的BEM-FEM耦合分析

人工振动污染是当前城市发展过程中面临的一个难题,单排或多排桩是人工振动污染防治的一种重要方式。传统基桩施工容易造成泥浆污染、振动等各种负面环境问题,而水泥土复合桩是一种低振动、低噪声、无挤土、少排泥浆的新型基桩,特别适合在城区构建排桩屏障。针对饱和地基中单排水泥土复合桩的近场主动隔振问题,建立了动力机器基础环境振动影响的半解析BEM方程;在此基础上,分别采用半解析BEM对饱和地基、FEM对水泥土复合桩进行建模,根据饱和地基-水泥土桩接触面的平衡和相容条件,建立了水泥土复合桩近场主动隔振的半解析BEM-FEM耦合方程,给出了耦合方程稀疏矩阵的存储策略,并对单排水泥土复合桩的近场主动隔振效果进行了计算分析。研究结果表明:单排水泥土复合桩能够有效地对动力机器基础引起环境振动进行隔振;等长芯桩复合桩的隔振效果要优于短芯桩。单排水泥土复合桩的隔振效果随着桩数的增加而逐渐提高;较小桩间距并不一定取得更好的隔振效果,建议相邻桩桩间净距取2.0~2.5λ_(R)(Rayleigh波波长)。随着单排水泥土复合桩距振源距离的增加,屏障隔振效果逐渐降低,但降低幅度相对较小。此外,对水泥土复合桩而言,当内插预制桩的外轮廓尺寸相同时,预制芯桩型式对水泥土复合桩隔振效果影响相对较小,可根据实际工程条件选择合适的芯桩类型。

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。

面向小型水利工程的水泥土搅拌桩复合地基应用效果分析

为了提升对水泥土搅拌桩复合地基应用效果的分析能力,文章针对小型水利工程提出了一种基于力学分析的方法。研究过程中对水泥与搅拌桩的单桩竖向承载力特征值和图层压缩变形进行了计算方法构建,之后从实际情景对复合地基的应用特点进行了分析。实验结果表明,使用复合地基土的泵站最大沉降高度差为152mm。说明研究方法能有效对小型水利工程中的水泥土搅拌桩复合地基进行应用效果分析,可以为小型水利工程的建设提供技术参考。

型钢水泥土复合搅拌桩用新型水泥土研究

论文以阜宁县棚户区改造(湖畔景苑)EPC工程总承包项目现场素填土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土作为试验材料,通过掺加固化剂和设计要求的15%水泥进行了无侧限抗压强度试验。试验结果表明,掺加14%固化剂即可达到设计指标要求,且结果优于15%掺量的水泥,采用固化剂替换部分水泥进行土体固化经济效益显著。

水泥土搅拌桩复合地基的设计及应用

在水利工程中,当地基为软弱黏性土时,为了改善其整体承载力,需要做好地基处理工作,水泥土搅拌桩复合地基在水工建筑物地基处理中应用广泛。通过对水泥搅拌桩复合地基原理和影响因素的理解与分析,合理选用复合地基承载力计算参数,加强施工质量控制,做好成桩检测,是保证工程顺利实施的基础。本文就以某水利工程为例,进行了相关探究。

型钢水泥土复合搅拌桩支护在地下隧道工程中的应用与性能评估

在广花一级公路地下综合管廊及道路快捷化改造配套工程中,针对基岩埋藏较浅且存在机场高架桥下净空限制的挑战,采用了型钢水泥土复合搅拌桩(SMW)支护结构技术。该技术涉及在Φ850@600mm三轴搅拌桩内插HW700x300x13x24型钢,覆盖总长655m的基坑支护。通过实际工程应用,评估了该技术在地下隧道工程中的性能。数据显示,使用118.03吨H型钢和2900吨P.O42.5水泥,支护结构实现了优异的稳定性和安全性。本研究的技术方式方法包括详细的地质勘察、材料选择、施工工艺优化,并依据实地测试数据进行了性能评估。研究结果表明,型钢水泥土复合搅拌桩技术在提高施工效率、降低成本和保障工程安全方面具有显著优势。

水泥土桩复合地基施工的探讨

本文主要研究了水泥土桩复合地基施工工艺,包括施工前的准备工作、施工过程的技术控制以及施工后的质量检测。通过实验和理论分析,得出了水泥土桩复合地基的承载力、沉降量和施工工艺之间的关系,并提出了相应的优化措施。结果表明,合理的施工工艺可以显著提高水泥土桩复合地基的承载力和稳定性,同时降低沉降量。通过一些工程实践,从施工角度对水泥搅拌桩施工全过程进行分析总结。

混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基的承载特性

为了探讨混凝土芯水泥土搅拌桩群桩基础在软土地基中的受力特征,以及褥垫层的移动趋势,进行混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基加固软土地基的室内模型试验。通过监测分级荷载作用下复合地基的沉降和桩顶、桩底以及桩间土不同位置的应力分布的变化来探讨复合地基承载特性。对桩顶平面处A桩周围土层表面埋设标志物,分析了褥垫层材料的移动态势和桩间土体的沉降量的规律。试验结果表明:复合地基在上部荷载作用下,加载初期是由桩来承担大部分上部荷载;由于褥垫层的调节作用,桩顶面处的桩土应力比逐渐增大,达到峰值后比值有所减小直到趋于稳定。混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基在上部荷载作用下的沉降曲线(P-S曲线)为缓变型;褥垫层向群桩所围成几何图形的中心移动,桩周土的水平位移和竖向沉降都以桩为中心呈现由近及远不断减少的趋势。研究结果为工程实践提供了有益的参考。

水泥土搅拌桩加固铁路饱和黄土地基承载特性试验及分析

针对兰州西至中川机场城际铁路沿线分布着大量饱和黄土,天然承载力低,无法满足工程建设要求这一问题,依据复合地基理论,提出用水泥土搅拌桩加固饱和黄土地基。通过FLAC 3D软件建立柔性荷载作用下水泥土搅拌桩复合地基模型,进行承载特性分析。得出以下结论:复合地基承载力为150 kPa,较原位地基土的承载力100.24 kPa有明显的提高;随着上部荷载的增加,沉降量也增大,中桩沉降量最大,边桩次之,角桩最小;桩身轴应力沿深度变化曲线存在一个中性点,此处桩身轴应力达到最大值;桩顶应力、桩间土应力随着荷载增加而增大,荷载为180 kPa是增长幅度发生变化的转折点。

水泥土搅拌桩复合地基的设计及应用

分析了水泥土搅拌桩加固机理和适用范围,探讨了水泥土搅拌桩复合地基的设计内容、设计流程、指标计算和检测要求。以某泵站地基加固为例,具体分析了水泥土搅拌桩复合地基的设计方案。

混凝土芯水泥土搅拌桩复合地基现场试验研究

混凝土芯水泥土搅拌桩是在水泥土搅拌桩外壳施工完成后插入预制混凝土芯所形成的一种新型复合桩。现有研究对混凝土芯水泥土搅拌桩复合地基的承载力机理讨论很少。为完善混凝土芯水泥土搅拌桩复合地基承载力理论,依托南京绕越高速东北段软基处理工程,通过埋设传感元件,借助复合地基载荷板试验和静力触探试验,分析了其承载力机理。试验结果表明:混凝土芯水泥土搅拌桩的地基加固效果要优于同直径同桩长的水泥土搅拌桩;混凝土芯的插入,有效增大了混凝土芯水泥土搅拌桩的竖向抗压强度;混凝土芯与水泥土搅拌桩外壳之间能有效传递剪应力,且水泥土搅拌桩外壳的大表面积保证了桩土间不会发生剪切破坏;相同的上部荷载下,混凝土芯水泥土搅拌桩复合地基的桩土应力比要大于水泥土搅拌桩复合地基;混凝土芯水泥土搅拌桩施工对桩周土体有一定的挤密加固效果。

水泥土搅拌桩+CFG桩在公路工程软基处理中的应用

文中以绵阳某公路项目为例,对水泥土搅拌桩+CFG桩复合地基在公路工程软基处理中的应用进行研究,采用静载试验对复合地基的承载力特征值进行验证。结果表明,水泥土搅拌桩+CFG桩复合地基展现出良好的承载力和稳定性,具有较高的经济效益和社会效益。

北京工人体育场密实砂卵石层水泥土复合管桩试验研究

以北京工人体育场改造复建项目作为工程背景,分析了水泥土复合管桩在密实砂卵石地层中的工作性态,并给出了水泥土复合管桩在砂卵石地层中的加载试验与数值模拟结果对比。采用FLAC3D软件模拟了水泥土复合管桩加载以及其与地层相互作用机理。结合试验与模拟结果,分析了水泥土复合管桩的破坏机理。结果表明,水泥土复合管桩在竖向荷载作用下的荷载-位移曲线模式是典型的摩擦桩工作模式,桩端阻力约占桩顶荷载的1/3;桩侧摩阻力荷载传递具有双层模式特点,即荷载由管桩先传递到管桩周围的水泥土桩,再由水泥土桩传递到桩间土中;水泥搅拌桩在砂卵石地层中可形成刚度大、强度高的水泥土外桩;管桩的压入有效提高了水泥土复合管桩的刚度,而水泥土外桩有效改善了桩土界面的摩擦接触效应,结合桩端砂卵石层,可有效提高水泥土复合管桩的承载力。

北京工人体育场密实砂卵石层水泥土复合管桩设计与施工

水泥土复合管桩一般应用于软土地基或粉土地区,在砂卵石地区应用较罕见。以北京工人体育场改造复建工程为例,通过研究水泥土桩在密实砂卵石层的成桩工艺和预制管桩静力压桩工艺,重点介绍了水泥土复合管桩在密实砂卵石层的应用。根据现场实际情况,在密实砂卵石层旋喷形成直径较大、混合均匀、强度较高的水泥土外桩,水泥土外桩完成后,在桩内同心静力压桩植入预制芯桩,形成水泥土复合管桩,解决了密实砂卵石层中水泥土外桩难以成桩的难题。通过对抗拔承载力和桩头进行设计,设计出一种桩底抗拔装置,并提出桩头钢筋后锚固技术,有效提高了单桩抗拔承载力及施工效率。对水泥土复合管桩施工技术进行了质量、经济及环境效益分析。结果表明,密实砂卵石层水泥土复合管桩施工技术避免了桩基施工中混凝土供应不及时和后期桩头大量剔凿的问题,减少了材料消耗,节能环保。

混凝土芯水泥土搅拌桩的有限元研究

混凝土芯水泥土搅拌桩是适用于软土地基处理的一种新型复合桩,具有施工方便、造价低廉、单桩承载力高等优点。在静载试验的基础上,采用弹塑性有限元方法研究了该桩在竖向荷载下的力学性状,包括桩土和拉内外芯应力比,荷载的传递,桩侧塑性区分布以及沉降特性等。

加芯水泥土桩复合地基桩土应力比计算方法研究

桩土应力比是研究复合地基的一项重要参数,目前的研究对象主要为常规复合地基,如搅拌桩、碎石桩等,而针对加芯水泥土桩的计算方法研究鲜有报道。从土体、水泥土及复合桩体单元变形模式出发,综合考虑桩体负摩阻力、桩顶和桩端刺入持力层的情况,分析了桩周土体、水泥土桩及复合桩体的压缩变形,导出了刚性基础下加芯水泥土桩复合地基芯桩、水泥土桩与土体3者之间的应力比的计算公式。并分析了加芯水泥土桩芯桩直径、芯桩桩长及水泥土桩桩长对桩土应力比的影响,其主要影响表现在随着加芯水泥土桩芯桩直径和桩长及水泥土桩桩长的增加,桩土应力比np亦逐渐提高。工程实例表明,计算结果与实测值具有较好的一致性,说明该方法具有一定的工程实用性,可为工程实践提供指导。