柔性基础下等芯型水泥土复合桩荷载传递特性分析

为探讨柔性基础下等芯型水泥土复合桩的荷载传递规律,首先深入分析了它在竖向荷载作用时的受力变形模式,并基于试验研究成果,引入双指数函数型荷载传递模型刻画芯桩-水泥土界面的剪切软化过程,同时引入理想弹塑性荷载传递模型描述水泥土-土界面的剪切变形特性;然后将桩划分为若干个单元体,基于荷载传递法,建立了芯桩、水泥土桩、桩周土之间的荷载传递分析模型,导出了各部分单元体应力与变形计算递推公式;再采用迭代计算法,构建了芯桩、水泥土桩和桩周土的轴力、侧摩阻力以及界面相对位移的计算流程,从而提出了一种柔性基础下等芯型水泥土复合桩的荷载传递规律分析计算方法;最后,通过与现场试验结果和工程案例进行对比分析,验证了本文方法的可靠性,同时基于计算结果分析得到了柔性基础下等芯型水泥土复合桩的侧摩阻力和轴力分布规律. 研究成果可为柔性基础下等芯型水泥土复合桩的工程设计提供参考.     

劲芯水泥土桩复合地基承载路堤失稳破坏模型试验

劲芯水泥土桩可有效提高软土地基承载力,减小地基沉降和提高边坡稳定性。目前对于劲芯水泥土桩的研究主要集中在其承受竖向荷载条件下的工程特性上,对于路堤荷载下桩体失稳破坏模式与计算方法的认识尚不全面。开展1g重力场模型试验,对比研究了路堤荷载下天然地基、水泥土桩复合地基、劲芯水泥土桩复合地基路基变形、桩土应力、桩体应变、桩体破坏形态及路堤失稳模式,并评价了现有刚性桩复合地基稳定性计算方法对于劲芯水泥土桩复合地基承载路堤稳定性分析的适用性。结果表明：相较于水泥土桩,劲芯水泥土桩能有效约束地基土变形,路面沉降约为水泥土桩复合地基的61%～71%,坡外隆起约为12%～46%,进而显著提高路堤的稳定性。在路堤荷载下,劲芯水泥土桩表现出渐进式失稳破坏特征,桩体可发生纯压破坏、压弯破坏和弯曲破坏,且与桩体刚度和相对于路堤位置有关,桩体断裂位置与滑动面位置并未重合。等效抗剪强度法对于劲芯水泥土桩承载路堤稳定性分析具有一定的适用性和应用价值。     

刚性基础下砼芯水泥土桩复合地基沉降计算

为了计算复合地基沉降并研究其相关影响因素,首先,考虑界面相对位移对界面侧摩阻力的影响,获得理想弹塑性荷载传递函数;然后,根据荷载传递法的基本原理,建立砼芯、水泥土桩和桩周土三者各自的平衡微分方程,得到三者相应的应力位移表达式;最后,通过与数值模拟对比验证了该方法的可靠性,分析了上部荷载、含芯率、面积置换率、桩周土和下卧层压缩模量对复合地基沉降量的影响。研究结果表明:刚性基础下砼芯水泥土桩复合地基中砼芯承担了较大部分的上部荷载,水泥土桩次之,桩周土的荷载分担比最小;随着荷载增大,砼芯的荷载分担比逐渐减小,桩周土和水泥土桩的荷载分担比逐渐增加,荷载由砼芯向外逐步传递到水泥土桩与桩周土;随着上部荷载减小,含芯率、面积置换率、桩周土和下卧层压缩模量增加,复合地基沉降量逐步减小,其中含芯率的影响相对较小;除下卧层压缩模量外,各影响因素对桩周土压缩量的影响程度显著大于下卧层土体压缩量的影响程度。     

劲性搅拌桩的荷载传递规律

劲性搅拌桩是把芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入其中,形成复合受力桩的一种新桩型.采用堆载反力法,加载方式为慢速维持荷载法,对桩身埋设有应变片的劲性搅拌桩进行了现场载荷试验,旨在研究分析劲性搅拌桩在竖向荷载作用下的荷载-沉降曲线、轴力沿深度变化、各土层所能提供的侧摩阻力等特性,进而分析劲性搅拌桩的荷载传递性状和侧摩阻力的发挥性状,并提出该桩型单桩竖向极限承载力标准值的计算公式.研究结果表明:芯桩的置入提高了水泥土搅拌桩的桩身刚度和截面承载力,使极限状态下水泥土的侧摩阻力和桩身混凝土的材料强度得以充分发挥.劲性搅拌桩兼有水泥土搅拌桩和预制桩的优点,具有承载力高、沉降小、造价低和侧摩阻力大的优势,是软土地基中极具潜力的一种桩型.     

砼芯水泥土搅拌桩应力比的研究

文章研究刚性基础下砼芯水泥土搅拌桩,外芯-内芯-桩周土应力比的计算。从外芯,内芯与桩周土的荷载-沉降曲线出发,采用荷载-沉降的双曲线模型,给出了砼芯水泥土搅拌桩外芯-内芯-桩周土应力比的解析解。并分析应力比随荷载的变化规律。最后通过实例计算,结果表明,所得的解析解与实测应力比值基本吻合。     

混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基承载特性分析

为了探讨混凝土芯水泥土搅拌桩群桩基础在软土地基中的受力特征,以及褥垫层的移动趋势,进行混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基加固软土地基的室内模型试验。通过监测分级荷载作用下复合地基的沉降和桩顶、桩底以及桩间土不同位置的应力分布的变化来探讨复合地基承载特性。对桩顶平面处A桩周围土层表面埋设标志物,分析了褥垫层材料的移动态势和桩间土体的沉降量的规律。试验结果表明:复合地基在上部荷载作用下,加载初期是由桩来承担大部分上部荷载;由于褥垫层的调节作用,桩顶面处的桩土应力比逐渐增大,达到峰值后比值有所减小直到趋于稳定。混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基在上部荷载作用下的沉降曲线(P-S曲线)为缓变型;褥垫层向群桩所围成几何图形的中心移动,桩周土的水平位移和竖向沉降都以桩为中心呈现由近及远不断减少的趋势。研究结果为工程实践提供了有益的参考。     

组合桩承载力的试验研究

根据大量的试验资料，对水泥土插入预测混凝土芯组合桩（简称组合桩）的荷载传递特性进行了分析，并将组合桩在相同条件下与混凝土钻孔灌注桩，预制桩的单桩承载力和经济指标等进行了比较，结果表明此种桩型在多层建筑中具有广泛应用前景。     

混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基的承载特性

为了探讨混凝土芯水泥土搅拌桩群桩基础在软土地基中的受力特征,以及褥垫层的移动趋势,进行混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基加固软土地基的室内模型试验。通过监测分级荷载作用下复合地基的沉降和桩顶、桩底以及桩间土不同位置的应力分布的变化来探讨复合地基承载特性。对桩顶平面处A桩周围土层表面埋设标志物,分析了褥垫层材料的移动态势和桩间土体的沉降量的规律。试验结果表明:复合地基在上部荷载作用下,加载初期是由桩来承担大部分上部荷载;由于褥垫层的调节作用,桩顶面处的桩土应力比逐渐增大,达到峰值后比值有所减小直到趋于稳定。混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基在上部荷载作用下的沉降曲线(P-S曲线)为缓变型;褥垫层向群桩所围成几何图形的中心移动,桩周土的水平位移和竖向沉降都以桩为中心呈现由近及远不断减少的趋势。研究结果为工程实践提供了有益的参考。     

短芯PHC管桩水泥土根植桩竖向承载力数值模拟

为研究短芯预应力高强度混凝土(PHC)管桩水泥土根植桩的竖向荷载传递规律,结合现场案例展开数值模拟;分析各级荷载下管桩及水泥土桩身应力与侧壁摩阻力分布特征,研究根植桩的受荷规律和承载力影响因素.数值模拟结果表明:在管桩长度范围内,水泥土对管桩侧阻力的发挥做出了贡献,在管桩桩端处,荷载由管桩向水泥土传递,使得此处水泥土应力应变急剧增加;管桩桩端附近水泥土的侧向变形突增,增加了管桩-水泥土界面的摩擦强度,明显提高了管桩的侧摩阻力;管桩桩端附近水泥土塑性变形集中,是根植桩的一个薄弱环节.此外,水泥土粘聚力的增加能较为显著提高根植桩承载力,但水泥土的弹性模量及摩擦角对根植桩承载性能影响小.为充分发挥根植桩承载力,在进行设计时,宜使水泥土的粘聚力为250 kPa、摩擦角为40°、弹性模量为400 MPa.     

堆载加芯搅拌桩复合地基荷载传递与变形特性

加芯水泥土搅拌桩常被用于软土路基加固,为研究堆载作用下加芯水泥土搅拌桩复合地基的荷载传递规律、变形特性以及芯长比对其影响,结合实际工程案例进行现场基底沉降、地基深层水平位移、分层沉降、内芯桩竖向应力监测,构建不同芯长比三维有限元复合地基数值模型进行验证、对比分析,研究结果表明：①在堆载作用下,软土路基加固区存在中性点,在中性点上下,钢筋砼内芯桩与水泥土外壳桩荷载传递方式有所不同,钢筋砼内芯桩主要承担上部竖向应力,而水泥土外壳桩由传递剪切应力转换为承担上部竖向应力;②增加芯长比可以增加桩体的有效桩长,增长水泥土外壳桩承担传递剪应力功能的长度,减少作用在桩土界面的负摩阻力大小,有利于控制沉降;③增加芯长比能有效减少基底桩顶以及桩间土的沉降量,减少桩间土的竖向应力分担。     

基桩屈曲问题的大挠度摄动解

基于温克尔地基模型,采用能量法建立了两端铰支完全入土桩的大挠度微分方程.假设其挠曲函数及桩头荷载为摄动参数的幂级数展开式,采用二次摄动方法将非线性大挠度微分方程化为一系列线性摄动方程求解.在求得大挠度渐近解的基础上,通过摄动参数转换,得到以桩身挠度为摄动参数的后屈曲平衡路径高阶渐近解.最后,利用本文解答分析了桩长、地基土弹簧刚度、桩身抗弯刚度等因素对基桩临界荷载值及其后屈曲平衡路径的影响.结果表明,基桩屈曲临界荷载随桩土刚度比增大而提高,且较小的桩土刚度比对后屈曲平衡路径的稳定较为有利.     

CFG桩复合地基承载特性的试验及数值分析

CFG桩由于桩身模量较高,地基处理效果较好,已经被广泛应用于工程实践中.利用载荷板试验,对CFG桩的单桩、桩间土以及复合地基的承载力特性进行了全面讨论,并阐述了CFG桩复合地基的承载力机理.基于复合地基载荷板试验,建立了轴对称有限元分析模型,讨论了CFG桩的荷载传递规律以及置换率和桩长对于CFG桩复合地基承载力的影响.     

桩间距和桩帽宽度影响土拱效应的现场试验

为了研究桩间距和桩帽宽度对桩承式加筋路堤土拱效应的影响,在广清高速公路拓宽工程庆丰收费站进行了现场试验,实测了路堤荷载下不同桩间距和桩帽宽度下桩帽及桩间土表面的竖向土压力,据此获得土拱高度与桩帽净距的关系.试验结果表明,桩间土表面竖向应力近似均匀分布.当桩帽净距数值超过1.0m以后,土拱高度随桩帽净距的增加而减小.桩帽-土应力比随路堤荷载的增加而增大,随桩帽宽度和桩间距的增加而减小.桩帽荷载分担比随路堤荷载和桩帽宽度的增加而增大,随桩间距的增加而减小.桩间土荷载分担比随路堤荷载和桩帽宽度的增加而减小,随桩间距的增加而增大.     

碎石桩内部的拱效应分析

基于颗粒介质堆中应力传递的试验研究，模拟碎石材料桩的压缩变形过程，分析了在轴向静力荷载作用下，碎石桩内部材料中的应力分布、位移形式、颗料介质微观变化对宏观力学响应的影响、桩周土对桩体材料的作用及桩体材料拱效应的影响范围，进而研究抑制拱效应、提高桩体承载力的问题．研究结果表明，利用微结构可以解释散体介质的许多特性，解释散体材料桩破坏的内在机理．     

坑内土体开挖对工程桩变位影响分析

软土地区由于基坑内土体开挖不当引起的工程桩变位事故频频发生，造成很大的经济损失，给工程安全带来隐患，因此迫切需要解决这个问题。从分析基坑土体开挖时工程桩上受到的荷载作用入手，研究了滑动土体及施工荷载对工程桩变位的影响，运用弹性抗力法分析了荷载作用下工程桩桩身任一点内力和位移分布情况。对某工程实例进行分析，计算开挖时作用于桩身的最大弯矩及其位置，与现场实测的桩身断裂位置基本一致，表明开挖形成的临空面滑动土体及施工荷载引起的水平荷载是导致桩身偏位甚至断裂的根本原因。     

锚桩静载试验法考虑锚桩影响的讨论

随着高层建筑的出现,桩基的应用越来越广泛,因此桩基静载试验成为保证桩基工程质量的重要环节。针对锚桩静载试验法,运用有限元方法并结合具体工程实例,分析了不同锚桩方案对试验结果的影响。结果表明,利用工程桩作为单桩竖向承载力试验的锚桩对试验结果是有影响的;随着锚桩与承压桩距离的增大,锚桩的影响将会减小,工程中应保证a(锚桩距承压桩距离)足够大。当荷载不断增大,土体进入塑性状态后,土层承压能力减弱,锚桩的影响将很小,可以忽略。     

黄土地区微型钢管水泥桩单桩承载特性试验研究

随着桩基技术的不断发展,微型钢管水泥桩在工程中的应用越来越广泛;黄土地区对微型钢管水泥桩的研究相当匮乏。为了研究黄土地基中微型钢管水泥桩的承载特性、桩身轴力的传递特征、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对兰州地区3根微型钢管水泥桩进行现场单桩静载试验。在3根试验桩桩身埋设混凝土应变计,对试验桩进行内力测试。研究结果表明:(1)微型钢管水泥桩桩周土经水泥浆加固过后,单桩承载力提高较大,该类微型钢管水泥桩桩基设计时可适当提高侧阻取值。(2)微型钢管水泥桩桩端附近存在桩侧摩阻力的弱化效应。为了增大桩侧摩阻力的发挥,可以考虑桩端做扩大头,进而增加桩基承载力。(3)当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值小于等于0.615时,桩顶沉降主要为桩身压缩变形引起,规范简化法综合系数取值0.2可近似计算桩顶沉降,且误差较小。当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值大于0.615时,计算桩顶沉降时还应考虑桩端土体的沉降。     

Matlab图像处理技术研究单支盘桩工作机理

挤扩支盘灌注桩是在直桩的基础上,通过在适宜的土层加设承力盘而形成的一种变截面桩。目前,理论上对支盘桩的研究尚不够成熟,对其荷载的传递特性和承载机理等方面的问题存在不同见解。进行单支盘桩的模型试验,其荷载-沉降关系表明单支盘桩的前期沉降较小;运用MATLAB图像处理工具箱,编制图像分析程序,处理试验过程中拍摄的照片,得到模型桩周围土体的变化情况,根据土体变化,分析支盘桩受力情况,结果表明,支盘桩工作过程可分为三个阶段:桩侧摩阻力承载大部分荷载阶段、支盘承载大部分荷载阶段、支盘下土体发生剪切破坏后桩端阻力承载大部分荷载的阶段。     

有限棱柱法在群桩与土相互作用分析中的应用

应用有限棱柱单元法对群桩与土相互作用系统进行了三维弹塑性分析，并以无限棱柱元模拟半无限空间地基土的边界条件。在计算中以理想弹塑性弹簧模拟桩土之间的相互作用，地基土的本构模型采用修正剑桥模型。主要分析了在集中荷载下由４根长桩组成的群桩与土相互作用系统，通过具有不同径距比的群桩系统的计算，得到一组承台中心的荷载－沉降曲线。