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。

粉喷桩单桩复合地基承载特性的有限元分析

采用有限元法对粉喷桩单桩复合地基的承载特性进行数值试验。.分析了在整个加荷过程中单桩荷载传递特性和该复合地基的桩土应力比的变化规律,同时分析了褥垫层厚度及其变形模量对桩土应力比的影响。

刚性桩复合地基水平受力性能有限元分析

应用静力弹塑性有限元方法分析了群桩刚性桩复合地基在水平荷载作用下的反应规律 ,考察了不同设计参数对复合地基水平受力性能的影响 ,得到了水平荷载作用下桩身内力的分布规律。计算结果表明 :竖向荷载的大小对复合地基的水平承载力以及在水平荷载作用下的破坏模式有所影响 ;适当厚度的垫层可减小桩所分担的水平荷载 ,有利于桩身的安全。

埕岛粉喷桩复合地基应力比试验

桩土应力比是反映桩体和桩间土协同工作的重要指标,也是复合地基承载力和沉降计算的重要参数,与地基土的物理力学性质密切相关,影响因素复杂。结合某大型工程,首次对埕岛软土上粉喷桩复合地基进行大型应力比试验,得到埕岛粉喷桩复合地基应力比随荷载、时间、褥垫层厚度、褥垫层刚度的变化规律,并进行有限元分析,对两种结果进行对比。结果表明:粉喷桩复合地基桩土应力比值没有时间效应;粉喷桩复合地基桩土应力比与褥垫层厚度负相关,一定厚度褥垫层可协调桩土工作,宜试验确定最佳厚度范围;应力比与褥垫层弹性模量正相关,模量达到某一值时桩土应力比不再变化,应根据桩体材料选用适当弹性模量褥垫材料;该地区粉喷桩复合地基桩土应力比主要分布在6.5～9.0。

复合桩基地基极限承载力的下限有限元解

复合桩基在达到整体极限承载状态时,因桩的"遮拦作用"使得地基极限承载力较天然地基有一定提高。其分析可简化为地基竖向极限承载力和地基土水平向绕桩作用产生的极限承载力提高值的叠加。利用下限有限元方法,求解得到地基的极限承载力和不同深度处土体绕桩阻力的数值解,并建立了绕桩阻力计算公式。绕桩阻力系数ks随桩间距的增加而逐渐减小。地基极限承载力提高值Δfu随桩间距的增加而逐渐降低。计算表明:复合桩基下绕桩阻力存在并不可忽视,承台下地基极限承载力有明确的提高,可以作为地基的安全储备。

砂桩处理淤泥质黏土地基承载力性能研究

采用规范经验公式,计算不同桩土应力比时砂桩处理复合地基承载力,并应用有限元分析软件计算淤泥质黏土原始地基、砂桩所用中粗砂对应地层以及复合地基承载力值。对比分析淤泥质黏土原始地基承载力计算值与地勘值,以及对比有限元计算与按照规范经验公式计算得到的复合地基承载力。结果表明:采用有限元计算得到原始地基承载力与地勘值较为吻合;按照规范经验公式进行计算,不同桩土应力比对应的复合地基承载力大小有较大差别;数值计算得到的复合地基承载力特征值,与按照规范经验公式桩土应力比取为3.5计算得到的地基承载力能够很好吻合。相应研究成果可对砂桩处理软弱地基承载力的计算提供一点借鉴。

刚性桩复合地基水平承载力特性

利用三维非线性弹性有限元方法,研究了刚性桩复合地基在不同垂直荷载作用下的水平承载力特性,分析了不同褥垫层厚度及其地基土的性质对复合地基水平受力特性的影响,得出了水平荷载作用下桩身弯矩和挠度的分布规律。研究表明,垂直荷载的大小改变了复合地基水平荷载作用下的破坏模式,直接影响着其水平承载力;适当的垫层厚度可降低桩所分担的水平荷载,有利于桩身的安全。

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.

中密砂层中CFG桩作用机理数值研究

研究中密砂层中CFG复合桩基的作用机理,以银川地区的地质条件为背景,根据承载板荷载试验的沉降曲线没有出现明显的拐点,地基承载力特征值使用规范提供的沉降值比承载板直径等于0.01方法确定。未经修正的地基承载力特征值均小于基底压力,基于安全考虑对该地基采用CFG桩基础方案。对一座32层的高层建筑的桩基础进行了沉降和桩土共同作用分析,模拟中使用了改进的Mohr-Coulomb强度准则,计算表明砂性地基中的CFG桩总是先起到支撑作用,土体随着荷载的增加逐步发挥作用,而不是桩的承载力达到极限后土体才发挥作用。

粉喷桩技术在加固松软土地基中应用

兰渝高速铁路在陇南车站的站场工程,路基要通过松软土地基。由于松软土地基天然承载力低,采用了粉喷桩复合地基进行处理。通过现场粉喷桩单桩复合地基静载试验,确定复合地基承载力,推算复合地基复合模量,并对该种地基处理方法进行评述,为粉喷桩在松软土地区的应用积累了工程经验。

海上风机复合单桩基础水平承载力数值分析

近年来海上风电发展迅速,装机容量不断增大,传统单桩基础受荷负担加重,故以单桩基础和安装在桩体外围的桶型基础(摩擦轮)组合而成的复合桩基础被逐渐采用,以保证风机服役期间的安全稳定。为研究复合桩基础承载性能,通过ABAQUS有限元软件开展复合桩基础水平承载性能的研究,分析其相较于传统单桩基础的承载力优势,并进一步进行优化设计。结果表明:相同受荷情况下,复合桩基础由于摩擦轮的存在,桩身泥面处位移和桩身弯矩均大幅减小,水平承载能力明显优于单桩基础;复合桩基础中摩擦轮直径和高度对其水平承载能力影响较明显,但其厚度对复合桩基础水平承载能力影响有限。可见复合桩基础承载能力明显优于单桩。

粉喷桩单桩复合地基承载及变形特性的数值分析

采用有限元法对粉喷桩单桩复合地基进行数值试验。对在整个加荷过程中单桩荷载传递特性、变形特性和该复合地基桩土应力比的变化规律进行了分析,同时分析了桩体及褥垫层的变形模量对桩土应力比和桩土变形特性的影响。

海上风电桩桶复合基础的竖向承载性能研究

海上风电桩桶复合基础是一种由单桩基础和桶型基础复合而成的新型海上风电基础,为探索其竖向承载性能,建立了三者的有限元模型。通过数值分析研究了基础竖向荷载与位移的关系,基础各部分对荷载的分担情况,不同竖向荷载作用下桩外侧摩阻力、桩外侧土压力、桩身轴力的分布规律,桩桶复合基础在竖向荷载作用下的破坏模式,几何尺寸对桩桶复合基础在竖向承载性能的影响。通过分析,揭示了竖向荷载作用下桩桶复合基础的工作机理,表明桩桶复合基础通过桩体与桶体的复合能够有效提高基础承载性能。

劲性搅拌桩复合地基承载特性数值分析

为研究劲性搅拌桩复合地基的承载特性,采用三维弹塑性有限元对其在竖向荷载作用下的响应规律进行分析,并与同等条件下的水泥土搅拌桩复合地基进行对比,重点分析荷载-沉降曲线、桩土应力比、桩身水泥土和混凝土应力发挥过程、桩身应力分布等内容。计算结果表明,劲性搅拌桩复合地基的承载能力优于水泥土搅拌桩复合地基,桩端土层越硬,承载力提高越明显。劲性搅拌桩复合地基的桩土应力比随着垫层厚度的增加而减小,但垫层超过30 cm后桩土应力比变化不大。由于水泥土的竖向变形沿径向非均匀分布,桩顶水泥土-混凝土界面附近的水泥土有受拉破坏的可能。

基于有限元的桩体承载环境对复合地基性能影响分析

基于有限单元法,创新地建立了可以考虑刚性桩和砂井联合处理复合地基模型,分析了有无排水和有无桩帽等不同桩体工作环境下处理后复合地基的性能.结果表明:袋装砂井的存在可以有效改善地基固结效率,减小工后沉降;刚性桩对于地基沉降控制更为显著;桩帽的存在可以有效带动表层土协同作用,降低桩土应力比,从而减小路基的不均匀沉降.

非接触桩箱复合基础竖向承载特性分析

为研究非接触桩箱复合基础的竖向承载性能,基于室内模型试验,分析了非接触桩箱复合基础的承载力特性及沉降规律.采用离散有限差分多尺度耦合分析方法建模,将模型计算结果与室内试验结果进行对比,从宏、细观分析非接触桩箱复合基础的力学行为特性.结果表明,非接触桩箱复合基础荷载位移曲线为缓降形,下部地基土变形为中间大、两边小.垫层越厚,沉箱沉降越大,但垫层对桩、土变形协调能力越好.沉箱下部垫层颗粒大都向下运动,靠近沉箱边缘的颗粒水平运动明显,垫层颗粒出现明显水平运动的起始点与地基表层土出现沉降的拐点相一致.

水泥粉煤灰碎石桩复合地基的研究现状及展望

简述了水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly-ash Gravel,缩写CFG)复合地基的研究成果和研究现状.主要从褥垫层的设置原理、负摩阻力的特性和影响、沉降计算方法及承载力计算以及有限元分析等方面对CFG桩复合地基进行了分析、总结和评价,重点是对近5年的研究成果做了分析、总结和评价.分析结果表明,CFG桩复合地基的研究已经有了很大的进展,但其研究成果都具有各自的局限性,理论研究仍不能满足工程实践的需要.就此,本文对CFG桩复合地基未来的发展方向和值得进一步研究的问题进行了预测和展望.

海上风电场复合桩基础体型优化及承载力特性研究

基于弹性地基反力法,推导出复合桩基础水平承载力理论计算公式,并以承载力和结构强度满足设计要求为约束条件,根据SQP优化理论对基础进行体型优化。采用三维有限元分析的方法,系统地研究了复合桩基础水平承载力特性,分析了基础桩侧土体抗力的分布形式。研究结果可为复合桩基础的结构设计以及实际运行过程中安全性和稳定性的控制提供了参考依据。

高填方堆载对邻近桥梁桩基受力影响分析及处理

为保证邻近高填方堆载的桥墩桩基安全,研究高填方堆载作用对邻近桥梁桩基受力的影响,并采取合理的处理措施。以某邻近高填方堆载的山区公路桥梁为背景,采用有限元法和现场检测相结合的方式,分析桥面及桥墩横桥向偏位、填方坡体位移、桩基变形及内力,并进行桩基抗弯及抗剪承载力验算及现场复核。结果表明:在高填方横桥向堆载作用下,桥梁墩柱和桩基将产生横桥向偏位,内、外侧桩的变形性状基本一致,且最大偏位发生在桩顶区域;受桩顶系梁所形成的门式刚架约束影响,外侧桩轴力显著增大,内侧桩轴力显著降低;内、外侧桩的桩身弯矩最大值均发生在桩顶区域,且内侧桩桩顶弯矩和桩身弯矩均大于外侧桩。针对受力计算及现场检测结果,采取高填方卸载及反压、墩柱及桩基纠偏、裂缝处理等措施,有效地保障了桥梁的安全。

深厚软土地区桩—网复合地基承载性能的有限元分析

根据杭州至海宁城际铁路工程盐官车辆基地室内模型试验的模拟条件,采用Midas GTS NX软件,以有限元分析的方法研究了水泥搅拌桩-塑料排水板-土工格栅桩—网复合地基的承载性能。通过对三种方案地基的整体沉降、桩土差异沉降、孔隙水压力消散状况、桩土应力比与桩身轴力进行对比分析,比较其承载性能差异。分析结果有效验证了室内模型试验的合理性,对实际的类似工程具有指导意义。