建筑垃圾复合地基的试验与数值仿真分析

为研究建筑垃圾复合地基的承载性能,自制大型固结仪对某工程中利用建筑垃圾进行路基处理的土样、单桩及复合地基进行室内压缩试验,并通过工程现场静载试验对其承载力进行检测,利用有限元软件对不同桩径、桩长、弹性模量的建筑垃圾复合地基进行数值模拟.结果表明:建筑垃圾复合地基能显著提高软弱土路基的压缩模量,提高其承载力;增大建筑垃圾散体材料桩桩径可以显著提高路基承载力,减小路基沉降;改变桩长及桩身模量对提高软弱土路基承载力和降低路基沉降的效果并不明显.因此,建筑垃圾复合地基可以应用于软土路基处理中.     

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。     

高层建筑刚性桩复合地基承载受力性状研究

为研究高层建筑刚性桩复合地基的工作机理和荷载传递特性,在南京某高层建筑刚性桩复合地基工程现场进行了多项复合地基原位载荷试验与应力测试.根据试验数据,对复合地基承载机理、应力分布和变化规律进行了分析与探讨.对四桩复合载荷试验进行了数值模拟,分析结果与实测数据吻合较好.研究结果表明:桩体对桩间土的加固效果随荷载水平增加而提高,桩间土承载力提高系数为1.16,发挥系数为0.88~1.00;桩土应力比随荷载增加而增大,最终稳定于15~17之间;加载过程中,刚性桩的承载力发挥滞后于桩间土,桩侧阻力的发挥早于桩端.基于试验和数值模拟的结果,提出承载力取值标准的建议,可供同类工程设计和研究参考.     

橡胶轮胎散体桩群桩复合地基有限元分析

目的分析橡胶轮胎散体材料桩(RGP)群桩的承载性能,为橡胶轮胎散体桩复合地基的实际应用提供设计参数.方法通过ABAQUS有限元软件建立桩土三维有限元模型,研究不同桩长、桩径、桩间距及褥垫层厚度等对橡胶轮胎散体桩群桩承载性能的影响,得到载荷-位移、桩身应力等关系曲线.结果 RGP桩复合地基的沉降随桩长的增加而减小,但存在有效桩长.随着桩间距的增加,RGP桩复合地基的承载力、桩顶应力和桩身最大应力增加,桩土应力比先增大后减小.随着桩径的增加和褥垫层厚度的增加,RGP桩复合地基的承载力均呈增加趋势,桩土应力比减小.桩径的增加在提高复合地基置换率的同时也使得橡胶轮胎的环箍能力降低,所以RGP桩复合地基设计时应综合考虑桩土承载能力和橡胶轮胎的环箍作用.结论合理调节桩长、桩径、桩间距、褥垫层厚度等参数会促进桩土协同作用的发挥,进而改善RGP桩复合地基的承载能力.     

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.     

夯实水泥土桩桩身完整性探地雷达 检测技术试验研究

针对复合地基柔性桩基桩身完整性难以检测的实际工程问题,提出了组合天线阵方式的探地雷达检测技术.通过对6根夯实水泥土桩桩长和桩身缺陷检测试验研究发现,桩长检测的最大平均相对误差为5.10%,桩身缺陷位置检测相对误差为5.45%,表明采用此技术对复合地基柔性桩基桩身完整性进行测定具有足够的可靠性,满足工程需要.通过对龄期、配合比、含水率和天线选择等影响因素的分析,得到了这些参数对检测质量的影响规律,并据此为工程应用提出了相应合理建议.     

刚度对超长桩承载性能影响的模型试验研究

对不同刚度超长桩模型静荷载试验结果进行分析,发现桩身承载力不仅与土体性质有关,而且桩身刚度对桩身承载性能具有明显的影响.增大桩身刚度对桩端阻力弹性和塑性极限影响较小,但对桩侧摩阻力影响较大.刚度较大的桩,其下部摩阻力明显增大,能够将荷载传递到较深的土层,增大了有效桩长,从而提高了桩身承载力,减小了桩顶沉降.因此,在超长桩基础设计时,选用刚度较大的桩身可提高桩的有效利用率.     

粉质黏土中包裹式散体材料桩复合地基承载特性

为探究包裹式散体材料桩在粉质粘土地基中的应用和包裹式散体材料桩复合地基的承载特性。本文根据实际路基工程的特点,采用室内模型静载试验方法,研究了粉质粘土中包裹式散体材料桩复合地基的承载特性、应力传递规律和孔隙水压力变化规律,试验结果表明:包裹式散体材料桩复合地基的承载能力和变形特征主要受包裹的长度和包裹材料的强度的影响。随着包裹材料的强度的提高,包裹式散体材料桩复合地基的承载能力也随之增加;包裹式散体材料桩复合地基的超静孔隙水压力随散体材料桩的包裹材料的强度和包裹长度的增大而减小,不同加固形式下复合地基的超静孔隙水压力随着应力的增加而非线性增长,加载初期,增长较快,随着加载地进行,后期的增长变缓,并会趋于稳定;最后根据现行的建筑地基设计规范和已有包裹式散体材料桩复合地基的设计方法的研究资料,对粉质土包裹式散体材料桩复合地基的设计计算方法进行了总结归纳,并与试验结果进行了对比,计算结果与试验结果较为一致。     

夯实水泥土桩复合地基的应用和承载力分析

为了研究单桩承载力对复合地基承载力的影响,在洛阳地区某具有湿陷性的黄土地基中进行了相关的静载荷试验。试验结果显示:当单桩承载力低于要求值时,复合地基的承载力也可能满足设计要求。说明复合地基承载力不仅受单桩承载力的影响,而且与桩周土层的性质密切相关。在静载荷试验的基础上,利用有限元方法分析了复合地基承载力的影响因素。分析结果表明:复合地基承载力受桩周土层参数影响较大,受桩身水泥土强度影响较小。因此,利用经验公式对复合地基承载力计算时,可以适当降低对单桩承载力的要求而提高对桩周土层参数的要求。     

海洋高桩水平承载特性模型试验及有限元分析

开展了水平荷载作用下高桩基础的1 g条件下大比例模型试验研究。根据桩身变形和地基土抗力的测试结果,分析了桩基水平承载特性,研究了水平荷载作用下大直径桩基的桩土共同工作性状。采用PLAXIS 3D岩土有限元软件对高桩水平承载特性进行数值模拟。计算结果与试验结果符合较好,并进一步研究了高桩的水平承载特性的主要影响因素。结果表明:土体弹性模量、内摩擦角和黏聚力对土体水平承载力有较大影响。增大桩基的埋深和桩径可以提高桩基的水平承载力,但有极限性。     

上砂下黏地基中竖向力-扭矩联合受荷单桩承载特性

为探讨上砂下黏地基中桩顶竖向力（N）与扭矩（T）联合作用下单桩基础的承载特性,基于室内模型试验,获得一系列 N-T联合作用时的桩顶荷载-位移曲线及桩身内力分布,并经无量纲化处理与曲线拟合,得到 N-T联合受荷单桩的承载力包络线及其简化计算公式;在此基础上,进一步采用ABAQUS对N-T联合受荷单桩进行数值模拟,获得桩身弹性模量Ep、长径比 L/D 及相对砂土层厚度 lu/L对桩身承载特性的影响规律 . 结果表明：相比于单一受荷, N-T联合作用会导致桩身竖向和扭转承载力明显降低,且施加N（或T）会引起桩身扭转角（或沉降）增大 . 通过数值分析还发现桩身变形主要发生在 0~0.6L范围;增大 L/D 和 lu/L可明显提高桩身承载力,而增大 Ep对提高桩身承载力的作用较小,故建议提高桩身承载力的优选措施是适当增加桩长或砂土层厚度;另外,上下土层分界面处会发生明显的应力突变.     

黏土中倾斜螺旋桩的水平承载性能数值模拟及理论研究

为研究黏土中螺旋桩倾斜单桩的水平承载性能,基于非线性有限元软件ABAQUS建立有限元分析模型.通过数值模拟结果与已有螺旋桩软土地基抗拔试验及砂土地基水平承载试验的对比分析,验证了该数值模型的准确性与可行性.探讨了不同倾斜角度下叶片数量和首层叶片埋深对螺旋桩水平承载性能的影响规律.结果 表明:叶片数量对倾斜螺旋桩的水平承载性能影响不大;倾斜角度增大,首层叶片埋深影响逐渐变小,但总体上首层叶片埋深越深,倾斜螺旋桩的水平承载性能越差,当埋深达到4倍叶片直径的深度后,水平承载性能基本不再变化.基于数值模拟结果提出了不同倾斜角度下螺旋桩水平极限承载力计算中锚片所承担部分的计算公式.随着倾斜角度增加,叶片在螺旋桩中的抗倾覆作用逐渐向抗拔作用转变,所提出的水平极限承载力计算公式较为可靠.     

不同桩体材料复合地基承载及变形性状对比试验研究

通过室内模型试验,实测得到碎石桩、夯实水泥土桩和CFG桩复合地基桩土荷载分担比、桩土应力比和桩间土深层变形,并对三类不同桩体材料复合地基的承载及变形性状进行了对比分析.认为碎石桩复合地基和夯实水泥土桩复合地基均存在有效桩长或有效复合土层厚度;碎石桩桩长超过有效桩长,对提高复合地基承载力和压缩模量、减小变形效果不明显,除一些特别情况如为处理可液化地基外,设计桩长可适当超过有效桩长,但不宜过长;夯实水泥土桩复合地基的有效桩长与桩身强度相关性显著,应以桩身强度控制进行夯实水泥土桩桩体设计,使按桩身强度确定的单桩承载力大于或等于由桩周土及桩端土的抗力所提供的单桩承载力;CFG桩复合地基桩身强度高,桩体自身压缩性小,可全桩长发挥侧阻作用,当桩端落在好的持力层时,能很好地发挥端阻,提高承载力,减小变形,设计时应优先选择好的桩端持力层进行设计.     

水泥搅拌桩复合地基的工程特性探讨

通过对某工程水泥搅拌桩复合地基试验,分析室内水泥土强度随龄期,掺入比,含水量及外掺剂等变化的发展规律,探讨复合地基桩土共同作用下的承载情况和地基对承台的反力模式,分析表明,不同水泥土随掺入比和龄期的变化,其强度差异较大;水泥土破坏应变仅为1％－2％,基本属脆性破坏;复合地基的承载力基本值随确定方法的不同而有不同结果;桩顶存在较大的集中反力,桩土应力分担比在不同荷重下有很大的变化,在上部荷重为120－380kPa时应力分担比在10左右。     

膨胀土地基中单桩承载特性非线性分析

膨胀地基中桩-土共同作用较为复杂,膨胀作用影响桩基承载性能的发挥.为了探究膨胀作用对单桩承载性能的影响,该文基于桩-土相互作用机理,考虑土体剪切模量随深度的变化规律,利用剪切位移法推导出了单桩弹性理论解.在此基础上,结合荷载传递矩阵提出了膨胀作用下单桩竖向位移内力非线性分析方法,并通过与试验数据的对比验证其正确性.然后分析各参数对单桩性能的影响,发现部分桩身受到膨胀作用时,桩长的增加能够有效降低桩顶隆起量和提高承载力,但当桩长达到约为膨胀影响深度3倍后作用不明显;全部桩身受膨胀作用时,桩长的增加会增大桩顶隆起量,而承载力呈先增大后减小的趋势.桩径对浸水后的桩身隆起量的限制效果有限,并且对浸水前后的桩基承载力改变量的影响不明显.     

软土地基中预应力竹节桩承载性能数值模拟

预应力高强混凝土竹节桩（PHC竹节桩）由于桩身竹节的存在可以提高桩基承载性能，但在施工过程中会对周围土体造成较大扰动，导致承载力降低. 为了对竹节桩在软土地区的承载特性进行分析与研究，在现场试验的基础上通过ABAQUS建模对竹节桩的荷载传递特性进行模拟计算. 试验和模拟结果表明： PHC竹节桩桩身竹节的存在使得桩侧土体在竹节桩施工过程中受到了很大扰动，休止期为40?d时PHC竹节桩桩周土体强度仅恢复到初始强度的1/2左右，土体强度完全恢复后PHC竹节桩极限抗压承载力远高于PHC管桩极限抗压承载力；竹节尺寸会对竹节桩桩侧承载性能产生较大影响，一定范围内增大竹节尺寸可以显著地提高PHC竹节桩的极限抗压承载力，且存在一个最优竹节直径使PHC竹节桩单位体积混凝土承载力最高.     

铁路地基中带桩帽的CFG桩复合地基工程特性分析

CFG桩复合地基设置桩帽对CFG复合地基的工程特性影响巨大,对桩帽尺寸的合理设计是实现协调承载和变形控制的技术关键.进行了1组CFG复合地基离心模型试验,测试了地基变形、桩身应交等数据.试验数据表明:在桩顶设置桩帽能有效发挥CFG桩的承载能力,提高地基的稳定性.     

水泥土桩复合地基承载力确定的几个问题

结合工程实际,探讨了水泥土桩复合地基承载力标准值的取值方法,研究了垫层厚度对复合地基承载力及桩土应力比的影响,分析了几种常用水泥土桩承载力的评价方法所存在的问题,提出了标准贯入试验法,认为该法是评定水泥土桩承载力较可靠的方法,同时根据大量工程实测资料统计分析,给出了水泥土桩７ ｄ 和２８ ｄ 龄期无侧限抗压强度与水泥土桩身标准贯入击数Ｎ 值的经验关系,具有工程应用价值．     

水泥土搅拌桩复合地基承载特性现场试验

为探究水泥土搅拌桩及水泥土搅拌桩复合地基的承载性能,对青岛某厂区的6根水泥土搅拌桩单桩及2组3桩水泥土搅拌桩复合地基进行竖向抗压静载荷试验,并采用修正双曲线模型预测单桩和复合地基的极限承载力。试验结果表明:6根单桩及2组复合地基均未加载到破坏,其Q-s曲线均为缓变形,桩端持力层为全风化花岗岩的水泥土桩桩顶回弹量较大,弹性工作特征明显;桩端持力层为中砂层的水泥土桩桩身弹性工作特征不显著。经推算水泥土搅拌桩单桩承载力发挥系数为0. 88,符合《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2012)中水泥土桩承载力发挥系数的取值范围。经工程实例验证,修正双曲线函数能够精准预测水泥土单桩和复合地基的极限承载力,对于确定本试验中水泥土单桩和复合地基的极限承载力可信度较高。研究成果可为类似的复合地基的设计、施工与检测提供借鉴和参考。     

复杂荷载下斜坡上单桩水平承载特性研究

随着国家基础设施的不断完善,在实际工程中,建筑物桩基需要建立在倾斜的斜坡上,位于斜坡上的桩基的承载特性与平地上桩基的承载特性有明显的差别.利用自行研制的试验装置,采用粉土作为斜坡上的土体模型,进行了室内水平静载模型试验,得出斜坡上桩基在复杂荷载作用下的承载特性规律.运用ABAQUS有限元分析软件对斜坡上桩的承载特性进行数值模拟,计算结果与试验结果吻合较好,并进一步探讨了斜坡桩的桩承载因素的影响分析.研究结果表明:在水平推力较大时,桩顶位移随荷载呈现非线性变化,说明桩-土作用体系符合非线性模型规律;临坡距对桩身承载特性有一定的影响,斜坡上桩身距离坡顶越远,桩所受到的土体被动区土抗力越小,桩顶水平位移和桩身弯矩越小,在桩长和桩径不变的情况下,把桩设置在临近坡脚位置时可提高桩身的水平承载能力;增大桩周土体模量可以提高桩周土体对桩的嵌固作用,有效减小桩顶侧移和桩身最大弯矩.