Behavior of raft on settlement reducing piles:Experimental model study

An experimental program is conducted on model piled rafts in sand soil.The experimental program is aimed to investigate the behavior of raft on settlement reducing piles.The testing program includes tests on models of single pile,unpiled rafts and rafts on 1,4,9,or 16 piles.The model piles beneath the rafts are closed ended displacement piles installed by driving.Three lengths of piles are used in the experiments to represent slenderness ratio,L/D,of 20,30 and 50,respectively.The dimensions of the model rafts are 30 cm×30 cm with different thickness of 0.5 cm,1.0 cm or 1.5 cm.The raft-soil stiffness ratios of the model rafts ranging from 0.39 to 10.56 cover flexible to very stiff rafts.The improvement in the ultimate bearing capacity is represented by the load improvement ratio,LIR,and the reductions in average settlement and differential settlement are represented by the settlement ratio,SR,and the differential settlement ratio,DSR,respectively.The effects of the number of settlement reducing piles,raft relative stiffness,and the slenderness ratio of piles on the load improvement ratio,settlement ratio and differential settlement ratio are presented and discussed.The results of the tests show the effectiveness of using piles as settlement reduction measure with the rafts.As the number of settlement reducing piles increases,the load improvement ratio increases and the differential settlement ratio decreases.

粉质黏土中缩径单桩静压沉桩阻力数值模拟研究

室内缩尺试验较难真实还原其沉桩特性,原型试验又较为耗时,基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)数值分析方法可实现原比尺模型静压沉放过程模拟,且可直观获得桩-土相互作用过程。通过室内试验进行沉桩阻力的有限元方法验证,并将有限元法用于工程体型沉桩过程模拟与阻力计算;数值模拟结果表明,缩径段的体型设计使沉桩阻力增加,EVF云图可看出进入桩内土体的体积减少,使桩内出现泥面降低的情况;最后,研究不同缩径段尺寸对于沉桩阻力的影响。

桩基础变刚度调平设计量化控制指标研究

考虑到当前规范缺乏可以实操的桩基变刚度调平具体设计细则和方法,实际设计环节也尚无明确、可控的量化指标,对模型试验和设计实践成果进行分析,提出桩基变刚度调平设计计算方法和设计原则.通过室内大型模型试验成果对变刚度调平具体控制指标进行量化分析研究,得出强化指数在1<λ_(s)<1.30范围内时,标准沉降比、标准刚度比与强化指数大致成线性关系,进而提出核心筒区域强化指数宜为1.05~1.30,外框区域的弱化指数宜为0.70~0.95.采用上述控制指标进行野外大型变刚度调平桩筏基础模型试验设计研究.结果表明,不均匀沉降大幅减小,实测最大差异沉降均小于规范规定允许值.可见采用上述指标进行变刚度调平设计对于控制差异沉降效果显著.

中国共产党历史展览馆结构设计

中国共产党历史展览馆功能复杂,存在大跨、转换、层高较高、错层等特点,考虑到文物的抗震安全,经过结构方案对比,采用钢筋混凝土核心筒-型钢混凝土柱-钢梁+隔震体系结构方案,其具有安全、经济、耐久的特点,并能实现建筑功能。主体结构采用桩基础,配套用房采用抗拔桩兼做减沉桩以控制主配楼之间的差异沉降。通过局部设斜撑的空腹桁架转化、大跨钢梁开洞、核心筒在隔震支座上下部位设置封闭圈梁转换、序厅幕墙柱脚固接等措施,提升了建筑功能及装修效果。柱廊柱顶偏心节点等关键部位的有限元分析结果表明,整体结构安全可靠。

基于化学-微生物法的煤矸石山酸化污染原位控制技术研究进展

含硫煤矸石在露天堆储过程中会产生酸化污染,释放出大量有毒有害气体和高盐酸性废水。常用的物理阻隔措施难以满足煤矸石短期堆储时工程量小、取用矸石方便的需求。因此,找到一种基于化学法和微生物法的煤矸石酸化临时抑制措施是矿区生态修复领域的热点问题。针对煤矸石氧化过程受微生物调控的特点,归纳总结了化学法和微生物法在煤矸石山污染原位控制中的应用现状和存在问题。化学法通过应用有机杀菌剂抑制氧化菌活性,降低了煤矸石氧化速率,但大量施加杀菌剂可能带来环境风险;微生物法通过筛选、驯化还原菌,调节淋溶液pH值的同时去除盐和重金属离子,但需要依赖外加碳源。在此基础上,提出了化学-微生物法协同的煤矸石山酸化污染原位控制技术,利用有机杀菌剂为还原菌提供碳源,还原菌降解杀菌剂能够减少环境风险。此外,改良菌种、研发新型杀菌剂及其缓蚀剂将是未来研究的重点方向。

桩基沉降计算的改进方法及工程案例验证

通过对具有完整桩侧阻力测试资料的153根试验桩的分析,将在使用荷载(桩基承载力特征值)下诸多复杂侧阻分布形式分类概化为蒜头形、凹谷形、锥头形、正梯形4种,同时对基桩桩端平面下投影截面内竖向附加应力进行均化,并对受之影响基桩在投影截面内竖向附加应力进行均化处理。依据概化和均化成果进一步提出桩基均化附加应力分层总和法计算常规桩基和复合桩基沉降的具体方法和细则。通过6组室内大比例尺模型试验和8项应用此法的实际工程案例测试、分析、计算表明,推荐方法计算桩基沉降值在不经修正的情况下,与工程实测值较为接近。

软土地基减沉复合疏桩应用研究

为了分析减沉复合疏桩基础在实际工程中的应用效果,文中以实际工程为例,对不同基础方案的应用效果和经济效益进行了对比。结果表明,减沉复合疏桩基础沉降值和天然基础相比,其沉降值仅有天然基础沉降值的21%,达到了规范标准和使用要求,同时,桩基施工总成本与灌注桩基础相比减少了近21万元,缩短工期近15 d,达到了建设单位规定的工程进度和造价要求,且后续沉降实际值在规范标准以内,且达到了正常使用标准。

武汉某地下室预应力锚杆施工遇微承压水结构抗浮解决方案

武汉某高层住宅小区为2层地下室,高层主楼抗压采用钻孔灌注桩形式,2层地下室底板抗浮采用预应力锚杆形式。在锚杆1、2号成孔施工作业出现了微承压水涌出现象,经过测算,承压水头位于地下室底板面以上0.5m左右,承压水量中等。现场已采取抽水等紧急措施,经过监测虽然对基坑安全没有影响,但持续涌出的承压水不但让原设计采用的预应力锚杆抗浮方案难以实施,而且对已经开挖出来的地下室持力层有不利影响。各方对微承压水的产生原因进行了分析,并从技术可行性、造价、工期等角度详尽分析了基坑降水、锚杆钢护筒、泄水降压、回填土打小直径灌注桩4个地下室抗浮解决方案,最终决定采用先回填土再用长螺旋钻机打小直径灌注桩的抗浮方案。结合理论计算及现场试桩结果情况,该方案切实可行。对类似基坑施工中遇微承压水问题有很好的借鉴意义。

超长一体式减摩阻双护筒设计与施工关键技术

桩基础施工前往往通过现场试桩获得设计参数。但深埋于地下室结构以下的桩基础,在试桩阶段,大多土方仍未开挖,试桩长度往往大于设计有效桩长。对于如何解决地下室深度范围内未开挖土层对试桩承载力的影响,依托昆明某试桩项目以及前人分体式双护筒理论,重新设计一款超长一体式减摩阻双护筒,有效解决了该问题,同时规避了传统双护筒普遍存在的垂直度问题和不完全减阻问题。

桩基变刚度调平设计的实施方法研究

针对高层建筑桩–箱、桩–筏基础反力、变形的实测结果显示,按常规理念设计的桩–箱、桩–筏基础有两点不足:一是碟形差异沉降引起上部结构较大次生应力;二是马鞍形的反力分布导致基础筏板内力增大。通过大比例尺模型试验结果分析,提出了以调整桩土支承刚度分布为主线,根据荷载、地质特征和上部结构布局,考虑相互作用效应,采取增强与弱化结合、减沉与增沉结合、局部平衡、整体协调,实现差异沉降、承台(基础)内力和资源消耗的最小化。对于变刚度调平设计,进行上部结构–基础–地基(桩土)共同作用分析,进一步优化布桩和承台配筋,结合工程实例对变刚度调平设计中的具体强化指数和弱化指数的取值进行分析说明。

灌注桩质量问题处理原则和方法

针对实际工程中经常出现的灌注桩桩位偏差超出规范规定、桩身混凝土强度达不到设计要求、桩身出现颈缩甚至断桩4种工程质量问题,为避免或减少类似桩基质量问题发生,结合作者的工程经验,总结了可能造成此类桩基质量问题的原因,给出了此类工程事故处理原则,介绍了处理中需考虑的因素,并推荐了处理方法。

减沉桩基础作用特性的有限元分析

合理地控制沉降是减沉桩基础设计的指导思想和目标,由于这种基础形式形成和发展较晚,实际工程中大都以以往的经验为依据进行设计。采用弹塑性有限元法模拟减沉桩基础,分析桩土共同作用的机理,结合典型工程,重点分析影响沉降量的各个要素,并充分发挥有限元分析方法的特长比较了沉降量对各个影响因素的敏感程度,为减沉桩的设计提供理论依据和有效途径。有限元分析结果与工程实测结果吻合较好,表明减沉桩基础中桩和桩间土协同工作,共同承担上部荷载,能很好地控制建筑物的沉降量;调整桩长是控制沉降量的最有效手段。

水平受荷桩1g模型试验变形特性的相似分析

针对水平受荷桩在不同的长径比和桩土刚度比条件下可以表现出刚性桩、半刚性桩或柔性桩变形特性的特点,运用刚性桩和柔性桩的临界桩长计算公式,结合相似原理,推导了重力加速度为1g条件下缩尺模型桩与原型桩的临界桩长相似比,与几何相似比进行对比,评判模型桩和原型桩的变形特性,分析桩身材料模量相似比与几何相似比对模型桩和原型桩变形特性相似性的影响,并通过有限元方法进行数值模拟验证。研究结果表明:桩身材料模量是控制模型桩与原型桩满足变形特性相似的主要参数;直接采用原型桩材和原型土开展的模型试验与原型桩的变形特性不具有相似性,但通过选择模量相似比接近于几何相似比的模型桩材可以使得模型试验结果与原型相似。

软土中群桩承载变形特性与减沉复合疏桩基础设计计算

根据大型现场模型试验,分析了软土中群桩承台、桩、土相互作用特性。试验表明:随桩距增大,承台土抗力和桩侧阻力增大,而端阻力减小;当桩距增至6d时,侧阻力趋近于单桩,端阻力仍高于单桩,承台土抗力发挥率(承台效应系数)仅为50%左右,明显小于其他类土;桩基沉降变形特征表现为桩端刺入和桩间土压缩为主导;不同于小桩距群桩的桩、土整体变形特征。根据软土中疏桩基础承载变形特征,提出减沉复合疏桩基础简化设计方法,以计算桩间土压缩及桩土相互作用效应确定桩基沉降,并以十余项实际工程进行了验证。

减沉桩与土相互作用机理的工程实例与有限元分析

以现场实验为基础 ,开发了二维弹性有限元程序 ,用于模拟桩土复合地基的工作过程 ,对桩土应力随荷载变化、桩土共同作用机理、桩土荷载分担比的变化过程及褥垫层的作用进行了分析 。

管桩水平承载特性室内模型试验研究

目前规范中管桩的水平承载设计仍参考普通灌注桩,设计偏于保守。为了揭示管桩在水平荷载下的承载机理及群桩效率综合系数的安全储备值,进行了室内缩尺模型试验。结果表明:管桩单桩和群桩承载力试验值均大于规范计算结果,得到的群桩效率系数是规范法计算值的1.2~1.5倍。研究成果可为今后水平承载管桩的设计工作提供参考依据。

仿生曲面在螺旋桩螺旋叶片上的应用研究

结合典型土壤动物表面减黏降阻特性,提出对防汛抢险螺旋桩螺旋叶片进行表面仿生处理。为了寻求仿生曲面在螺旋桩螺旋叶片上的降阻效果,该文首先以波纹型仿生曲面为研究对象进行台车牵引试验,包括正交试验以及与平板的对比试验;然后把试验结果应用于螺旋桩,进行了螺旋桩沉桩对比试验。波纹型仿生曲面台车牵引试验表明,在试验因素取值范围内,波纹型仿生曲面凸起宽度对减阻效果影响显著,而且随着波纹型仿生曲面凸起宽度的增大,减阻效果愈明显。螺旋桩沉桩对比试验表明在整个沉桩过程中仿生螺旋桩具有一定的减阻效果。

锁口钢管桩抗弯刚度折减行为及其影响因素分析

以锁口钢管桩抗弯刚度折减行行为为研究对象,结合既有欧洲规范对抗弯刚度折减行为的定义与对U型钢板桩抗弯刚度折减行为研究,对锁口钢管桩的抗弯刚度折减行为进行有限元分析,并研究钢管桩壁厚、直径与桩长三因素对抗弯刚度折减行为的影响。分析结果表明:锁口连接处摩擦力对锁口钢管桩抗弯刚度折减不产生影响,而冠梁是影响其抗弯刚度折减的重要因素。钢管壁厚与直径越小,置入深度越大,冠梁对抗弯刚度折减的削弱就越强。

CFG桩复合地基承载力公式β参数取值分析

根据桩土共同作用机理,对水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基承载力计算公式进行了分析,探讨了承载力简化计算公式中影响桩间土承载力折减系数β取值的各种因素;由北方地区17个工程静载试验资料反分析β值,并依据结果,给出了折减系数β的建议值。研究结果表明,在诸多影响因素中成桩工艺是主要影响因素,现行规范中β取值较低,还有提高的余地,至少对北方地区而言可以提高一些。

大间距桩筏基础地震响应离心模型试验研究

针对饱和软土地基中大间距摩擦型桩筏基础抗震问题,采用离心振动台开展了桩筏基础地震响应的试验研究。为模拟实际软土场地浅部超固结黏土和深部正常固结黏土的地层特征,试验在高岭土土样表面预铺砂层,然后在50g离心加速度下进行固结。上部结构简化为质点和杆构件,基础形式包括桩头刚接和桩头自由2种类型的大间距桩筏基础模型。试验分析了模型的加速度和位移、土层内部孔隙水压力以及桩身应变等响应。试验结果表明:在软土场地自振频率范围内,结构–基础–地基三者相互作用十分明显,基础与结构加速度放大系数高于其它频率范围;桩头刚接与桩头自由的基础在地震时均产生了较周围地表土体更大的竖向沉降,但震后较长时间内基础与地表沉降速率基本一致;地震结束时,桩头刚接的上部结构侧向位移与基础倾斜值均较桩头自由时减少一半以上,但上部结构加速度放大作用更加明显;桩筏基础承载能力因土体软化行为有所降低,震后部分上部荷载由群桩转移到筏板,但桩筏荷载分担比例总体变化不大。试验揭示了软土震陷时桩基的变形控制机理,为软土地基减沉桩基础的抗震设计提供参考。