预制混凝土劲性复合桩地基设计及有限元分析

以夹砂层地质为研究背景,结合工程实例,采用规范计算、现场载荷试验及ANSYS有限元分析方法,对预制混凝土劲性复合桩(PPRC劲性复合桩)地基进行了设计计算,并将结果进行了分析比较。结果表明,PPRC劲性复合桩单桩抗压承载力试验值与有限元分析结果较相近,且大于承载力设计值,PPRC劲性复合桩承载力特征值满足设计要求;通过与水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)对比可知,PPRC劲性复合桩经济优势明显,具有较好的推广前景。

预制混凝土桩引扩孔复合成桩技术及其工程特性分析

针对预制桩传统沉桩工法穿越较硬土层困难且易引发挤土效应的问题,结合合肥绕城高速路口至陇西互通立交改扩建应急工程,分别提出了引扩孔灌浆后植入预制混凝土桩技术和引扩孔浆石埋入预制混凝土桩技术,丰富了预制混凝土桩的复合成桩技术。通过现场载荷试验,验证了两工法成桩技术的适用性和可靠性,并基于数值分析对引扩孔灌浆后植入桩的承载性能进行了分析。结果表明:外围包裹层的设置可有效提升预制桩的承载性能,工程设计荷载作用下的桩顶沉降仅约1.1~3.0mm;考虑复合桩身结构特点,外围水泥砂浆包裹层对后植预制桩具有扩径和增强作用;其合理设置与选用有利于改善后植入桩的承载性能。

风电项目中劲性复合桩与预制桩基础方案对比

在风电项目中,劲性复合桩的单桩承载力与桩本身的物理参数、工程做法有着密切的联系。因此可通过调整各类参数进行设计,如桩径、桩长、颗粒级配和复打次数等等,确保复合桩桩侧摩阻力和桩端阻力得到有效利用。该复合桩型在现场地基承载力不足、地基处理造价比较大时可以优先考虑应用,避免使用预制桩桩长过长,减小桩身倾斜过大、打桩困难等风险,也克服了现场地基承载力不足的问题,是一种有效实用的桩基方案。

素混凝土劲性水泥土复合桩承载机理分析

在软基中先施打半刚性水泥土类桩(M桩),水泥未硬凝时再施打劲性桩,形成素混凝土劲性水泥土复合桩(MC桩)。结合工程实例,根据现场静载试验、应力监测及ABAQUS有限元计算结果,研究了素混凝土劲性水泥土复合桩的受力性状,分析总结了素混凝土劲性复合桩的承载机理。通过与常规劲性桩的比较表明:(1)素混凝土劲性水泥土复合桩呈现复合地基性状;(2)素混凝土桩身应力集中显著,沿深度急剧减小,至桩端接近为"0",通过劲芯传递到侧壁和桩端的水泥土体中,增大了荷载作用于水泥土体的面积,使复合桩全长范围内的侧阻力和端阻力得到充分发挥;(3)素混凝土桩芯比常规劲性桩更能与水泥土协调匹配,不会刺入水泥土外芯的底端。

复合配筋混凝土预制方桩接头抗弯性能试验

为了提高混凝土预制方桩的连接性能,重新设计了桩身的连接接头.通过对3种常用桩型共9根复合配筋混凝土预制方桩接头试件进行足尺度抗弯性能试验,研究方桩连接接头的抗弯承载力、变形延性及破坏特征等.结果表明:方桩接头试件破坏时,桩身混凝土裂缝分布紧密,裂缝竖向发展分叉较多,部分裂缝相互交错;复合配筋混凝土预制方桩接头试件的极限抗弯承载力试验值远大于桩身极限抗弯承载力规范公式的计算值,且都大于50%以上;方桩接头试件破坏形式主要有两种:桩身正截面抗弯破坏和端板与桩身连接破坏,发生桩身正截面抗弯破坏的接头试件具有更好的承载能力和变形性能.

复合配筋混凝土预制方桩抗弯性能试验

为解决普通混凝土预制方桩抗裂性能差、预应力混凝土管桩水平承载力低和变形延性差的现状,创新研发复合配筋混凝土预制方桩.通过3种常用桩型9根方桩试件足尺度抗弯性能试验,研究预应力和非预应力混凝土预制方桩在抗裂性能、抗弯承载力、变形延性及破坏特征等方面的差异.结果表明:施加预应力显著提高了方桩的抗裂性能,桩身混凝土裂缝分布范围小且更均匀,裂缝数目更少,开裂弯矩更大;方桩试件的极限抗弯承载力试验值远大于规范公式计算值,施加预应力比未施加预应力方桩试件的极限抗弯承载力减小15%左右,变形延性降低约30%;复合配筋混凝土预制方桩试件的破坏形式如下:受拉区非预应力钢筋首先屈服,受拉区预应力钢筋被拉断,最后受压区混凝土被压碎.

黏弹性非饱和土中劲性复合桩纵向动力响应分析

劲性复合桩作为一种新型桩基,其动力响应分析具有重要的实际意义。基于弹性动力学理论和三相多孔介质模型,考虑劲性复合桩的特殊结构和非饱和土体骨架的非流动黏性特征,利用理论推导和参数分析,分析了分数阶黏弹性非饱和地基中劲性复合桩的纵向振动特性。首先,通过力学平衡推导,建立了劲性复合桩的纵向振动方程,并利用已有的非饱和土体运动控制方程描述桩周土体的动力响应,其中采用分数阶标准线性固体(fractional standard linear solid,简称FSLS)模型表征土体骨架的非流动(频率相关)黏性;然后,经过严格的理论推导,得到了劲性复合桩的桩顶动阻抗解析解答;最后,通过计算案例和参数敏感性分析,讨论了桩和土体参数对劲性复合桩的桩顶动阻抗的影响规律。结果表明:水泥土桩的横截面占比以及桩长的增大均会提高桩顶动阻抗;分数阶数和应变松弛时间的增大以及应力松弛时间的减小均有助于提高桩顶动阻抗;增大土体饱和度或减小土体固有渗透系数亦将提升桩顶动阻抗。

粉土地基中劲性复合桩抗压承载特性与荷载传递机制研究

劲性复合桩(stiffened deep cement mixing pile,简称SDCM桩)兼具高强度芯桩的轴向荷载传递能力与搅拌桩较高的桩侧摩阻力优势,施工效率高、性价比高,在土木建筑领域中得到推广应用。然而,由于其荷载传递机制尚缺乏统一认识,现有计算方法与实测承载力差异较大。基于此,开展了粉土地基中SDCM桩现场足尺试验,研究了其抗压承载特性与荷载传递机制。搅拌桩固化剂采用普通水泥和GS固化剂(gypsum-slag soil hardening agent)。依据实测荷载-位移曲线分析了单桩抗压极限承载力及不同固化剂的影响,并通过现场桩身取芯及芯样无侧限抗压试验分析了现场施工水泥土与室内试样强度的差异。建立了考虑芯桩-水泥土、水泥土-土体接触面的三维弹塑性有限元模型,分析了竖向下压荷载条件下桩身轴力、接触面的剪切应力分布规律,探讨了SDCM桩的荷载传递机制与承载力提高原因。研究结果表明:粉土地基中SDCM桩抗压承载力大于纯搅拌桩和单独芯桩抗压承载力之和的1.5倍;在端阻力发挥作用后,桩底水泥土由于轴向受压变形,芯桩-水泥土之间的剪切变形会大幅增加,该位置易产生剪切破坏。水泥土固化后与地基土接触面性能的改善是SDCM桩相对传统灌注桩具有更高的承载力的主要原因。

螺旋桩芯劲性复合桩水平承载特性数值模拟分析

螺旋桩芯劲性复合桩(HSCMP)是一种将刚性螺旋桩与柔性水泥土桩进行复合,形成互补增强的劲性复合桩型。针对HSCMP水平承载性能,建立数值分析模型,进行参数化分析,研究水泥土无侧限抗压强度与桩周土不排水抗剪强度比(q_(u)/S_(u))、叶片直径与螺旋桩桩径比(D/d)对HSCMP的水平荷载—位移曲线、桩身位移、桩身弯矩的影响。结果表明:HSCMP的桩身位移及弯矩随着q_(u)/S_(u)和D/d的增加逐渐减小;HSCMP的水平极限承载力随着q_(u)/S_(u)的增大先线性增长后趋于稳定,随着D/d的增大近似线性提高。最后提出了HSCMP归一化水平极限承载力修正计算公式。

劲性复合桩承载性能现场试验研究

劲性复合桩是一种在水泥土桩中植入混凝土管桩的新型桩基础形式,是实现绿色低碳建造的重要技术手段。为研究劲性复合桩在近海地基土层中的承载性能,基于南通市洋吕铁路项目场地开展了劲性复合桩及其对应管桩的竖向和水平静载试验,通过对比劲性复合桩和PHC管桩的现场试验结果,探讨了劲性复合桩的加固机理及变形规律。试验结果表明:劲性复合桩极限承载力提高显著,竖向承载力较PHC管桩提高了48%,其中桩侧阻力最高增幅达58%,桩端阻力仅占比3.75%,属于摩擦型桩;水平承载力提高了50%,桩顶转角稳定;在变形上,劲性复合桩桩头刚度提升明显,且回弹率高\,卸载后残余变形小;此外无论是竖向受荷时的桩侧阻力峰值点还是水平受荷时的桩身弯矩峰值点,劲性复合桩较管桩均呈明显上移,充分发挥了浅层土体的承载性能,在未来工程设计中可采用此桩基形式进一步优化桩长。

劲性复合桩桩筏基础竖向承载性能研究

为研究劲性复合桩桩筏基础的承载特性,采用ABAQUS三维有限元软件对劲性复合桩桩筏基础在竖向荷载作用下的响应规律进行分析。考虑在不同桩长、桩数、筏板厚度以及芯桩直径的影响因素下其荷载-沉降曲线的变化规律,并将荷载沉降进行归一化处理。结果表明在一定荷载范围内,角桩首先承受较大荷载,而随荷载的不断增加,中心桩则会分担更多的荷载;桩长一定的条件下,桩筏基础的位移随芯桩直径的增大而减小,而当芯桩直径一定时,沉降会随桩长的增加而减小;筏板厚度也会对桩筏系统的竖向承载性能产生一定的影响,分析表明筏板厚度处于1~1.5d时为最佳。研究为工程实际应用以及对劲性复合桩桩筏基础的推广提供参考。

劲性体复合地基预制桩帽设计及沉降分析

劲性体复合地基对软基处理相较于传统的施工方法具有其本身优点,其可有效缩短施工工期、提高处理质量,可工厂化预制等优点,在公路建设中逐渐的被采纳应用。结合海安至启东高速公路项目工程,对劲性体复合地基预制桩帽设计,并对桩长、桩帽尺寸影响因素下劲性体复合地基沉降变形特性进行系统研究,为劲性体复合地基在软土加固应用提供理论支撑。

复合配筋混凝土预制方桩接头抗拉性能

通过对3种桩型共9根复合配筋混凝土预制方桩接头试件进行足尺度抗拉性能试验,研究其抗拉承载力、破坏形式及裂缝分布。试验结果表明:方桩接头试件的极限抗拉承载力试验值基本满足规范公式计算值的要求;试件存在全截面抗拉破坏和端板处连接破坏2种不同的失效形式;所有试件的连接接头安全可靠,均没有发生破坏;桩身混凝土的裂缝分布较为均匀。

双向搅螺旋桩芯劲性复合桩抗压承载性能试验研究

为进一步提升螺旋桩芯劲性复合桩(HSCMP)的抗压承载力,提出一种新型劲性复合桩——双向搅螺旋桩芯劲性复合桩(BHCMP)。为研究BHCMP的施工工艺可行性和抗压承载性能,对比其与传统螺旋桩(HP)、螺旋桩芯劲性复合桩(HSCMP)承载特性,进行现场试桩和抗压承载性能试验。试验结果表明:HSCMP通过同步旋进注浆在螺旋桩周围形成水泥土柱提高了竖向承载力,约为HP的1.85倍,BHCMP在复搅段通过二次搅拌下钻使复搅段的淤泥土与水泥搅拌更充分,形成强度更高的水泥土柱,使BHCMP的极限抗压承载力相较于螺旋桩芯劲性复合桩(HSCMP)有49%的提升。

云南泥炭质土层劲性复合桩承载力特性研究

泥炭质土作为云南地区特有的土质,是一种特殊的软土地基,这使得桩基的选择成为重中之重。劲性复合桩作为一种新型组合桩型,是利用水泥土桩内部插入相应芯桩组合而成,对整体承载性能有很大提升,并且对软土地基处理有着良好的效果。本文通过室内模型试验,研究不同芯桩长度及不同截面大小的劲性复合桩的荷载—沉降曲线、桩身轴力及桩身侧摩阻力,得出劲性复合桩在荷载作用下的承载特性。试验表明:劲性复合桩荷载沉降曲线呈“缓降”型,表现为大直径桩的承载特性;芯桩承担主要荷载,轴力与摩擦力在芯桩底端截面处发生突变。

超长大直径劲性复合桩在武汉二元结构地层的应用

以劲性复合桩在武汉二元结构地层地场某项目的首次应用为背景,分析了试桩结果,对比研究了预制管桩及钻孔灌注桩的技术经济性。结果表明,劲性复合桩的承载力较常规预制管桩有大幅提高,能够满足对于单桩高承载力的要求,相较于钻孔灌注桩能大幅度节省造价,具有较高的经济效益。劲性复合桩对于武汉地区二元结构地层具有良好的适用性,拓宽了常规直径管桩在武汉地区二元结构地层的应用场景,具备较高推广应用价值。

劲性复合桩在电力工程软土地基处理中的应用与研究

以安徽省铜陵某110 kV变电站工程软土地基处理工程为例,研究劲性复合桩在电力工程软土地基处理中的应用。论文介绍劲性复合桩软土地基设计方案,并从管桩制作、吊装、运输以及验收等施工全过程分析劲性复合桩施工的控制要点,通过复合桩静载试验对地基处理结果进行效果评价,同时总结劲性复合桩在电力工程软土地基处理中的质量问题,如搅拌头提升速度过快、桩位偏差过大、桩体垂直度偏差过大、施工设备问题等,并提出相应的控制措施。

楔形劲性复合桩水平承载特性的影响因素研究

为了分析楔形劲性复合桩的水平承载特性,以及不同桩身尺寸参数对其水平承载力的影响,采用数值模拟的方式建立三维有限元分析模型,对比分析楔角、平均截面含芯率和芯长比对楔形劲性复合桩水平承载特性的影响。结果表明,在线弹性阶段,同体积下1°楔角楔形劲性复合桩的水平承载力明显高于普通劲性复合桩,增大楔角能够有效减少桩身位移;增大楔角对水平承载能力的提升最大,平均截面含芯率次之,芯长比的影响最小。

浅析钢管混凝土劲性骨架复合柱极限承载能力计算方法

钢管混凝土劲性骨架复合柱是由钢管混凝土结构和钢筋混凝土结构优化复合而成的高性能结构。在轴压承载能力计算时,通常采用简化计算方法,这些方法一般采用叠加原理。以某钢管混凝土劲性骨架复合短柱为例,采用简单叠加法、综合折减叠加法、分区折减叠加法3种简化计算方法进行计算,并与有限元法计算结果进行比较分析。结果表明:3种简化计算方法中,分区折减叠加法与有限元法计算结果最为接近,因此,这2种方法可适用于复合柱的轴压承载能力计算。

劲性复合桩在某工业厂房中的应用

劲性复合桩是在水泥土搅拌桩初凝前将芯桩插入其中形成共同受力的新桩型。结合工业厂房柱底轴力较小的特点和土层地质情况,文章对多种基础方案进行经济性和受力性能比较。通过比较结果可以发现,当存在较厚软弱土层时,采用劲性复合桩桩基础方案比较经济且满足承载力要求。