螺杆桩复合地基承载力计算及可靠性分析

螺杆桩复合地基作为一种新型复合地基,具有承载力高、施工便捷等优势,被广泛应用在地基处理中,但对其可靠度的认识不足,需要进一步展开研究。基于Mohr-Coulomb强度理论,推导螺杆桩复合地基承载力公式,并建立对应的功能函数。依托某实际工程中的参数统计特征,利用JC法对螺杆桩复合地基可靠度的敏感性进行研究并分析其可靠性。研究结果表明:工程参数对螺杆桩复合地基承载力可靠度的影响存在明显的差异,其敏感性由强到弱依次为侧阻力>端阻力>内摩擦角>螺牙宽度>螺牙高度>螺牙净距>面积置换率;研究区螺杆桩复合地基失效概率最大约为5.04%,最小约为1.36%,均值约为3.11%。

高速铁路螺杆桩复合地基桩侧摩阻力原位试验研究

结合太焦高速铁路螺杆桩复合地基工程,开展螺杆桩复合地基桩侧摩阻力原位测试试验,通过分析获得的螺杆桩单桩静荷载-桩顶沉降曲线以及桩身内力分布曲线,研究高速铁路复合地基中螺杆桩侧摩阻力演化规律及螺杆桩的荷载传递过程。结果表明:螺杆桩-土接触面荷载传递过程可划分为弹性、弹塑性和极限状态3个阶段,弹性阶段桩侧摩阻力比小于等于0.5,弹塑性阶段桩侧摩阻力比为0.5~0.7,极限状态阶段桩侧摩阻力比为0.7~1.0;螺杆桩直杆段和螺纹段侧摩阻力演化规律为,在弹性阶段螺纹段侧摩阻力小于直杆段侧摩阻力,在弹塑性阶段螺纹段侧摩阻力接近直杆段侧摩阻力,在极限状态阶段螺纹段侧摩阻力大于直杆段侧摩阻力。

列车荷载下螺杆桩复合地基动力特性及承载性状试验研究

通过进行模拟列车荷载下铁路螺杆桩复合地基的室内模型试验,测试在列车多运作模式下桩-土系统的动应变、动土压力、累积位移特征;分析螺杆桩-土系统在列车荷载下的动力响应时频域特性,并进一步探讨在不同时速条件下的桩-土受力变形程度的相关性。基于线性拟合方法建立桩土动应力比与列车运行时速的经验关系。结合桩-土荷载分担关系、桩体动轴力及桩侧动摩阻力的综合考虑,揭示列车动荷载下螺杆桩-土的相互作用关系及荷载传递机制。结果表明:(1)在列车动载作用下,螺杆桩螺纹段变形程度大于直杆段,尤其在变截面处易产生变形破坏。(2)在普速、快速、高速行驶条件下优势频率分别集中在2~6,8~11,14~16 Hz,随着列车时速的增大,主导频率趋近于列车自振频率,频带宽度减小。(3)螺杆桩复合地基的动力特性与列车运行时速存在高度相关性。(4)螺杆桩复合地基加固作用下,铁路地基临界速度在280 km/h左右,相对普通桩加固地基提高了29.62%。(5)列车运行时速越快,在桩土复合地基中土体承载发挥作用变大,而桩体承载发挥作用减小,造成桩土协同作用性能降低。研究成果对铁路螺杆桩复合地基的设计优化及列车运营时速的规划具有一定参考意义。

静荷载下螺杆桩复合地基桩侧摩阻力试验

结合兰张三四线铁路兰武段螺杆桩复合地基工程,开展静荷载下螺杆桩复合地基桩侧摩阻力试验。通过慢速维持荷载法施加压力,分析加压时复合地基荷载沉降曲线变化规律,探究桩身轴力、桩侧摩阻力及桩间土压力的响应特征。试验结果表明:1)荷载沉降曲线随加载压力增大具有阶段性特征,依据曲线变化可分为弹性压缩、塑性变形、剪切破坏3个阶段,弹性压缩及塑性变形阶段沉降量小,变化均匀,剪切破坏阶段沉降量大,沉降陡增;2)桩身轴力直杆段与螺纹段变化规律不同,直杆段中部轴力最大,上下两侧较小,螺纹段轴力上部大下部小,但在20 kN后存在突变;3)桩侧摩阻力直杆段与螺纹段均“S”形变化,摩阻力先负后正并随加载压力增大,但出现负摩阻的作用机制有所不同,直杆段负摩阻受土中附加压力的传递规律影响,变截面下出现异常高的负摩阻与变截面对下方土体的压迫作用有关;4)桩土应力比随加载压力的增大而增大,但在不同截面上变化幅度有所不同,出现这种变化的原因受桩土不同的受力变形机制影响。