垫层土拱效应试验与计算方法

为了研究刚性桩复合地基垫层土拱效应的作用机理,通过可视化模型箱对不同桩间距及垫层厚度的刚性桩复合地基进行室内模型试验,并对加载过程中桩顶及桩间土压力进行测试.利用数码相机拍摄数字照片观测垫层土体的变形,由垫层土体的位移场得出垫层内土拱几何形状,提出了二维土拱分析模型,运用二维力学方法对土拱分析模型进行计算,求解出桩顶及桩间土应力,并利用室内模型试验数据对理论解进行验证.结果表明,土拱分析模型计算结果与试验数据吻合较好,当垫层厚度与桩间距之比达到0.7时,垫层内部开始产生土拱.土拱分析模型的建立对于土拱效应作用机理和刚性桩复合地基垫层受力机理的揭示具有一定的参考价值.     

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．     

路堤荷载下刚性桩复合地基桩帽效应分析

在分析路堤荷载作用下刚性桩复合地基中桩帽效应的基础上,通过理论分析、有限元计算、室内模型试验以及现场测试等方法,研究了桩帽以及桩帽尺寸的大小,对刚性桩复合地基中桩土分担比、加筋垫层的应力以及整体沉降特性等的影响.研究表明:桩帽的存在增加了桩顶与垫层之间的接触面积,起到均化桩顶集中力、减小桩顶向垫层刺入量的作用,使带帽刚性桩复合地基控制沉降的能力远好于不带帽刚性桩复合地基;桩帽尺寸逐渐增大,桩间土的应力明显减小,Q-S曲线由"陡降型"向"缓变形"转变,有助于带帽刚性桩复合地基整体承载力的发挥,从而提高了刚性桩复合地基的利用效率.     

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。     

复合地基中垫层作用机理

以土力学和弹性理论为基础推导出了刚性、半刚性桩复合地基的竖向变形协调方程,从理论上建立了垫层厚度及压缩模量对刚性、半刚性桩复合地基性质和形状的影响的数学表达式.在此基础上,得出了不同的垫层厚度及垫层模量对桩土应力比、桩身最大应力位置、桩身最大应力、桩土荷载传递的影响.研究结果表明增大垫层厚度及降低垫层模量都能缓解桩顶应力集中程度,但等沉面位置下降,桩端应力增大,因此,靠过多地提高垫层厚度和降低垫层模量来获得较低的桩土应力比不可取;垫层的最佳厚度为0.2～0.5 m,垫层的最佳压缩模量为30一100MPa,这与目前工程上常用的垫层厚度和垫层模量相符;利用该方法可对刚性、半刚性桩复合地基进行优化设计.     

复合地基中砂垫层作用机理研究

对复合地基砂垫层建立砂、土、桩复合单元体。利用砂垫层极限平衡理论推导出砂垫层桩土应力协调方程，并应用该方程对桩土应力比、砂垫层厚度以及置换率等综合因素进行分析，且分析结果与实际情况完全吻合，很好地反映了砂垫层的作用机理。     

垫层厚度对长短桩复合地基性状影响的试验研究

为了研究垫层厚度对长短桩复合地基工作性状的影响,在室内模型试验的基础上,对无垫层2、cm垫层和5 cm垫层三种情况下长短桩复合地基的荷载与沉降的关系、桩土应力比、荷载分担比等问题进行了分析,结果表明,长短桩复合地基的沉降量随着垫层厚度的增加而增加;长桩桩土应力比随垫层厚度的增加而减小,短桩桩土应力比的变化不如长桩明显;无垫层时,长桩荷载分担比较大,桩间土和短桩荷载分担比很小,铺设垫层后,随垫层厚度的增加,长、短桩荷载分担比都逐渐减小,桩间土荷载分担比逐渐增大。     

芜湖长江大桥南岸接线工程CFG桩复合地基承载力评价

根据芜湖长江大桥南岸接线工程试验结果和复合地基桩土共同作用的特性,研究了外荷载增加时不同厚度垫层条件下CFG桩复合地基桩土应力比、荷载分担比以及沉降的发展历程;认为垫层厚度和材料对CFG桩复合地基的承载力性状有很大影响,并且两者之间存在匹配问题;提出了在CFG桩静载荷试验时,可以采用厚度为50~150 mm的石屑+中粗砂、碎石+中粗砂或碎石+石屑垫层。     

夯实水泥土桩复合地基中桩-土-垫层共同作用机理

基于剪切位移法,引入Mylonakis&Gazetas桩-土相互作用及温克尔地基模型,导出复合地基中桩-桩、桩-土及土-土相互作用柔度系数计算式;在此基础上,考虑垫层的影响,提出路堤荷载作用下桩-土-垫层共同作用分析的新方法,并利用Matlab软件编制相应的计算程序。以夯实水泥土桩复合地基为例,进行路堤荷载下夯实水泥土桩复合地基的室内模型试验,探讨垫层模量及厚度对桩与土差异沉降的影响。研究结果表明:在路堤荷载作用下,设置合适的柔性垫层,能有效增加桩体承担荷载的比例,发挥桩的承载能力,减少桩与桩间土之间的差异沉降及复合地基的沉降,改善复合地基的工作性状。     

刚性基础下柔性桩加筋复合地基室内模型试验研究

为了研究刚性基础下柔性桩加筋复合地基在静力荷载下的受力性能,本文采用自行研制的室内模型试验设备,考虑是否加筋、不同桩径、格栅上预应力等影响因素,对刚性基础下柔性桩加筋复合地基开展室内模型试验研究。试验结果表明:垫层中格栅下土压力大于格栅上土压力,随着荷载增大而增大,桩径较大的复合地基中垫层格栅下土压力与上土压力之比较大;土工格栅上预应力增大,土工格栅下土压力与格栅上土压力之比减小;与未加筋的柔性桩复合地基相比,柔性桩加筋复合地基垫层中格栅下土压力与格栅上土压力之比较小,应力扩散效果更好。     

汨水河特大桥嵌岩桩承载特性试验研究

基于汨水河特大桥嵌岩桩的现场静载试验报告,对大直径嵌岩桩荷载传递机理进行了深入的现场试验研究.通过基桩的静载试验数据分析,获得了桩顶荷载-位移曲线、桩周岩层侧阻力与位移曲线以及桩侧与桩端阻力分担比等.研究表明:桩身摩阻力不仅受岩层极限摩阻力的影响,同时也受法向应力的影响,由勘探报告所提供的岩层极限侧阻力数值偏小;嵌岩桩嵌岩段承担了大部分桩顶荷载,且嵌岩段摩阻力起主要作用,表现为摩擦桩;在加载过程中桩侧土阻力所占比例逐渐减小,嵌岩段总阻力逐渐增加,最终趋于稳定.     

复合地基群桩相互作用机理的模型试验研究

利用国内最新研制的三堆大型模拟试验台——中国矿业大学（北京）的城市地下工程相似模拟试验系统，进行了3组模型试验，试验研究了群桩与单桩复合地基在应力场、位移场等方面的不同．试验结果表明，群桩复合地基桩土应力比明显高于单桩复合地基；桩侧负摩阻力高于单桩复合地基，桩侧正摩阻力低于单桩复合地基；群桩复合地基沉降高于单桩复合地基；群桩复合地基存在差异沉降．所得结论可为进一步理论研究和工程设计提供有益参考。图12，表3。参10．     

静钻根植桩抗压抗拔承载性能试验研究

通过一组静钻根植桩的现场抗压抗拔静载试验,研究了抗压和抗拔状态下静钻根植桩的承载性能.对两根试桩的荷载位移曲线进行了比较分析,并采用有效应力法对试桩的极限侧摩阻力进行计算.试验结果表明:受桩周土体应力状态和桩身泊松效应影响,静钻根植抗拔桩的极限侧摩阻力小于抗压桩的极限侧摩阻力;抗拔桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值大于抗压桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值;采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力时,需要考虑土层的极限深度(或极限竖向有效应力),当土层深度超过极限值时,采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力需采用极限深度时对应的竖向有效应力值.     

冻土区桩侧水热效应对桩基稳定性影响的模型试验研究

为了研究冻土区桩侧水热效应对桩基稳定性的影响,采用电阻热源模拟桩侧水热效应,并利用高低温试验箱进行单桩模型试验,通过设定有、无桩侧水两种环境因素,对比分析了桩侧水热效应对桩身应变、桩侧冻结应力、桩土相对位移、桩基的极限承载力和桩侧冻结应力与桩顶位移的流变特性的影响。试验表明,冻土区桩侧水热效应能使桩侧冻结应力减弱,造成桩身应变与桩顶位移增大,桩-土相对位移增加,同时加速桩基沉降,导致桩基极限承载力降幅达16%,且上述影响随着荷载等级的提高而增强,造成桩基承载力严重下降。     

深厚土层中长径比相近灌注桩承载性状

为了研究长径比相近灌注桩的承载性状,在常州高架道路工程城北干道一承台中设有两根桩径分别为1200 mm、600 mm长径比分别为42.5、45的钻孔灌注桩,分别对其进行静载荷试验和桩身应力测试结果分析.研究结果表明:桩端承载力低,两桩的载荷-沉降关系均表现为陡降型,且存在明显拐点;两桩桩身轴力分布曲线形态相似,小直径试桩的竖向载荷沿深度衰减规律相对于大直径试桩更接近于线性,载荷传递率更高;同一土层中直径较小试桩侧摩阻力略大于较大直径试桩,并且在其桩端附近出现明显大于同深度大直径试桩侧摩阻力的现象.该结论对深厚土层中灌注桩的设计、施工具有一定参考价值.     

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。     

桩承土工格栅加筋垫层复合地基力学变形特性三维数值分析

桩承土工格栅加筋垫层复合地基作用机理复杂,设计计算主要以经验为主,给设计与施工带来盲目性。采用有限元分析软件Ansys,建立群桩三维模型,对其力学变形特性进行了分析,结合工程实例,将数值模拟结果与现场监测结果进行比较分析,两者较为吻合。结果表明：桩与桩端土均具有最优弹性模量;桩土最大应力比在桩顶下某一深度,桩身最大轴向应力在桩顶下中性点,由于应力集中,在桩端处两者均突然减小;桩端土刚度在离桩底某一深度范围对桩土应力比产生影响;加筋垫层刚度仅在其下某一深度范围内对桩间土应力产生影响,刚度较小时对应力比的调节作用更明显;加筋垫层尺寸对桩身轴向应力和桩侧摩阻力都产生显著影响,桩顶下0.3倍桩长处最显著。     

碎石桩复合地基桩土应力比计算

首先分析了桩土应力比计算方法及其计算中存在的问题.针对这些问题,通过引进圆孔扩张理论,根据平衡条件及位移协调条件,导出了受荷过程中桩土应力应变关系.并针对桩体间距不同,桩间土应力亦不同的实际情况,提出了桩体影响半径概念,分别得到了不同桩间距下的复合地基桩土应力比计算公式.与已有方法相比,该方法能较好地模拟桩体侧向膨胀造成的桩土共同作用现象,并能充分考虑桩体间距的重叠效应.最后,基于相似理论完成了桩土应力比的室内模型试验,获得了相应的实测结果,实测值与计算值最大误差为12%,说明该方法可以满足工程应用的需要.     

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。     

刚性桩复合地基桩土应力比计算

分别取桩、土单元进行受力分析,建立变形协调微分方程.基于荷载传递法,考虑群桩效应的影响,计算出桩与桩侧单位厚度土相互作用的等效刚度系数.根据桩、土和垫层的协同作用及边界条件,求得了刚性桩复合地基桩土应力比,并对影响桩土应力比的参数进行了分析.本文方法考虑了群桩效应、侧向土压力等因素对桩侧摩阻力的影响,对已有的模型试验进行计算,所得计算结果与实测结果较为吻合,验证了该方法的合理性,对工程实践具有一定的指导意义.