基于弹性地基板理论的桩网复合地基桩土应力比及沉降计算

将桩网复合地基中的水平加筋垫层视为弹性薄板,垫层下的竖向桩体及桩间土体视为不同刚度的弹簧体系,基于Filonenko-Borodich双参数弹性地基模型,考虑加筋垫层的抗弯、拉作用,根据静力平衡建立薄板挠曲变形控制微分方程,并利用Bessel复变函数推导出相应的挠度函数。在此基础上,考虑桩土变形协调,推导桩网复合地基桩土应力比及沉降的计算公式。为验证本文方法的可行性,对某工程算例进行计算分析。最后,基于本文方法,探讨分析加筋垫层复合弹性模量、筋材拉力、桩土刚度比等因素对桩网复合地基桩土应力比和沉降的影响。研究结果表明:计算与实测结果吻合良好。桩土应力比随桩土刚度比、加筋垫层复合弹性模量及格栅拉力的增大而增大。     

刚性桩复合地基在不同荷载下的桩土分担特性

利用解析解答对刚性桩复合地基在竖向荷载下的工作特性进行了较深入的分析，着重讨论了桩土应力比及荷载分担比等随复合地基荷载、垫层厚度、垫层模量、桩长、桩间距、桩间土模量和桩端土抗力系数等因素变化的规律．计算结果表明，竖向荷载作用下，桩土应力比随复合地基荷载、垫层模量、桩长和桩间距的增加而增大，随垫层厚度和土体模量的增加而减小，同时也表明复合地基的设计参数有合理的取值范围．     

复合地基复合模量的理论修正

复合模量是计算复合地基沉降的关键指标,目前主要采用面积加权公式计算复合模量,实践证明沉降计算值与实测值有较大误差·在考虑桩长、桩端土性质对复合模量的影响后,利用复合地基桩体的承载机理对复合模量面积比公式进行修正·通过与实际工程进行对比,利用修正后的公式计算的沉降值比利用面积比公式计算更接近实测值·分析表明复合模量随着桩长的增加呈线性增长,桩土模量比越小,变化幅度越大·同样,随着桩端土刚性的增长复合模量也逐渐增大,但桩土模量比越大,变化幅度越大·因此应把桩土模量比作为复合地基类别的判据·     

筋箍碎石桩复合地基桩土应力比的计算与分析

针对筋箍碎石桩复合地基的受力变形特点,考虑桩-土的初始应力状态,假定桩为具有恒定剪胀角的弹塑性体,且满足摩尔库伦屈服准则与非关联流动法则,土体和加筋体为线弹性材料,考虑桩-筋材-土三者间相互作用,导得了筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算新公式.为验证本文计算公式的可行性,将本文方法计算结果与弹塑性极限分析方法结果进行对比分析,两者吻合良好.在此基础上,分析探讨了筋材刚度、桩周土变形模量、面积置换率等因素对筋箍碎石桩复合地基桩土应力比的影响.分析结果表明:筋材刚度是桩土应力比的主要影响因素,桩土应力比随筋材刚度、面积置换率、桩体内摩擦角的增大而增大,随着桩周土变形模量和桩体剪胀角的增大而减小.     

散体材料桩复合地基桩土应力比计算新方法

针对现有桩土应力比计算方法存在的局限性与不足,研究了基于桩土相互作用机理的散体材料桩复合地基应力应变关系,并在考虑桩、土体孔隙率随加载而不断变化的基础上,建立了面积置换率与桩、土体变形模量及泊松比的确定方法.引进分级加载和分层计算的思想,建立了散体材料桩复合地基桩土应力比计算新方法.该方法适用于不同布桩方式下桩土应力比的求解,且能够反映桩、土体变形模量和面积置换率随加载而不断变化的特点.工程实例计算与分析并与其他计算方法比较表明了该方法的合理性与可行性.     

土工格栅老化对双向复合地基性状影响的室内模型试验

为研究土工格栅老化时长对双向复合地基性状影响的规律,对土工格栅进行光氧、热氧老化,选用不同老化时长的土工格栅作为双向复合地基的横向增强体,建立双向复合地基室内模型,定时监测复合地基及其各组成部分(包括褥垫层、桩体加固区和桩底持力层)的沉降、土工格栅应变和土工格栅上下的土压力;分析经不同时长老化的土工格栅对双向复合地基及其各组成部分沉降、土工格栅应变和土工格栅上下桩土应力比的影响规律。试验发现:双向复合地基及其各组成部分沉降值和土工格栅应变量均随土工格栅老化时长增大而增大;土工格栅下侧桩土应力比和复合地基承载能力均随土工格栅老化时长增大而减小;土工格栅上侧桩土应力比与土工格栅老化时长无关。     

土工袋装砂桩复合地基室内模型静载试验

为了研究袋装桩型复合地基的受力变形特性,对袋装砂桩和传统砂桩处理的软土复合地基进行了分级静力加载室内模型试验.分析了各级试验荷载下的沉降、桩土应力比以及袋体张力分布等变化规律.试验结果表明:袋装砂桩的性能明显优于传统砂桩的性能.将试验结果与现有的弹性理论和弹塑性理论分析结果进行对比.通过相互间的沉降和桩土应力比的比较,发现弹性理论过高地估计了复合地基的性能,而弹塑性理论与试验结果更为接近;弹塑性理论所提供的袋体张力与试验结果也比较相近.弹塑性理论适合评估袋装桩型复合地基的主要受力变形性能,可用于实际工程的设计计算.     

包裹碎石桩在粉质黏土地基中的承载特性研究

为了探究包裹碎石桩对粉质粘土地基的加固效果,本文基于模型试验和数值模拟方法,对包裹碎石桩与传统碎石桩复合地基承载力特性进行了研究,并分析了碎石模量、碎石内摩擦角和土工格栅刚度等参数对包裹碎石桩复合地基承载及变形的影响。结果表明：传统碎石桩复合地基在荷载小于20kPa时,沉降增大不明显。当荷载大于30kPa时,沉降迅速增大,复合地基失稳破坏;在一定的粒径范围内,相同级配下,碎石粒径越大,碎石桩整体变形越小,承载能力越高;包裹碎石桩的碎石模量在高应力状况下,对复合地基沉降的影响效果较为明显。当桩土模量比大于30时,其对复合地基的沉降影响逐渐减弱;增大碎石内摩擦角能有效增大桩土应力比,并提高桩身应力传递效率。随着内摩擦角的增大,复合地基的沉降逐渐减小,在高荷载水平下,其影响效果更加明显;土工格栅的包裹能减少复合地基沉降,但影响程度有限,当包裹刚度J>1000kN/m时,对沉降的影响逐渐减弱。     

CFG桩复合地基沉降分析

通过分析CFG桩复合地基桩土变型模式,确定桩土应力比和沉降折减系数,建立CFG桩复合地基沉降计算公式。通过实例分析,认为在复合地基任一水平截面上,桩与土变形量应相等。最终沉降计算公式在理论上比较合理,计算与实测结果吻合较好。     

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。     

柔性基础下复合地基桩土应力比模型试验

在研制的模型箱内，应用PVC管件模拟桩体，气囊加载，应变片和压力盒测试应力，在不同地基土状态下，对柔性基础下复合地基的桩顶应力、桩间土应力、桩端承载力进行了测试，研究了不同工况下桩土应力比的变化规律，并与刚性基础下复合地基桩土应力比进行了对比分析，结果表明桩土应力比随着桩底持力层强度的提高而增大，随着桩间土密实度的增大而减小，随着上部荷载的增加而逐渐趋于稳定。     

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。     

地基土沉降对复合地基工作性状的影响

采用数值分析方法,考虑桩-土-褥垫层的共同作用,对复合地基在地基土沉降前后的沉降、桩侧摩阻力和桩身轴向应力等工作性状进行了研究.结果表明:与常规条件下相比,在相同上部荷载作用下,地下水位下降使基础和桩顶的沉降增加,桩身轴向应力增大,桩-土应力比提高,上部荷载的增大会加剧这些现象.随着降水造成的地基土沉降增加,加固桩体中负摩阻力的影响逐渐增大,中性点位置下移,负摩阻力引起的下拉力增大,桩侧摩阻力发挥更加充分.     

高填方路堤段桩网复合地基承载机理及桩土应力比计算方法

针对高填方段软土路基在路堤荷载下桩网复合地基的受力特点,分析了其自上而下的荷载传递机理.首先,将路堤简化为内外土柱,通过内外土柱的整体微分平衡关系,得到了等沉面高度的理论计算式,由此较为合理地模拟了高填方段的土拱效应.而后,针对荷载传递至土工垫层阶段,采用薄膜模拟了桩土之间的荷载分配关系.在此基础上,将桩网复合地基划分为众多土工格栅、桩及桩间土单元体,桩体及桩间土简化为弹性支撑,进一步得到了高填方段桩网复合地基桩土应力比计算式.最后,对影响高填方段桩网复合地基桩土应力比的各主要影响参数进行了初步研究.结果表明,桩土应力比随路堤高度增大逐渐减小,即填土高度增加后桩土荷载分配趋于均匀,而桩间距、填土的压缩模量的增大将导致桩土应力比增加.此外,土工格栅抗拉强度的增大将加大桩土应力比值,但影响幅度较小.     

复合地基中褥垫层的极限下限分析

作为复合地基的重要组成部分,褥垫层影响着路堤下复合地基的桩、土承载力的发挥,所以有必要对其承载与变形特性进行研究。根据极限分析下限法,在满足应力边界条件和摩尔一库伦屈服条件下,通过构建应力场、应力叠加计算等步骤,分别推导出褥垫层在厚度无穷大和厚度较小时的极限承载力下限解,以及桩土应力比计算公式。通过对算例进行分析,揭示了褥垫层存在压密和塑性流动两个受力变形阶段;桩土应力比随着内摩擦角的增大而增大,随着褥垫层厚度的增大而减小等规律;以及桩土应力比试验值与理论计算值偏差的原因。     

夯实水泥土楔形桩复合地基工作性状试验研究

针对软土地基中的夯实水泥土桩复合地基,分别进行1组圆柱形桩和3组不同楔角楔形桩的9桩复合地基对比试验,研究这4组复合地基在相同条件下的桩－土平均沉降差、桩体应力、平均桩－土应力比、平均沉降随荷载变化的规律.研究结果表明:夯实水泥土楔形桩能有效地调节桩－土沉降差和地基沉降,提高地基承载力:增大楔形桩的楔角能使桩体较早地发挥其承载性能:在一定荷载范围内,夯实水泥土楔形桩复合地基的平均桩一土应力比夯实水泥土圆柱形桩复合地基的平均桩一土应力比大:随着荷载的增加,桩体所分担的荷载是有限的,夯实水泥土楔形桩复合地基的平均桩－土应力增长趋于稳定或下降,即楔形桩的倾斜侧壁能有效地缓解桩体应力集中现象.