CFG桩复合地基褥垫层效用的三维有限元分析

水利工程中常采用CFG桩复合地基以提高水闸地基的承载力。由于上下游存在水位差,褥垫层材料常采用水泥土或黏性土代替散粒体材料。利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立单桩复合地基三维有限元模型,分析了不同褥垫层材料、不同桩体模量及不同桩长对桩土应力比和桩土沉降的影响。为CFG桩复合地基褥垫层材料的选择、桩长及桩体模量的设置提供了依据,有利于复合地基的优化设计。     

柔性基础下刚性桩复合地基的力学性状研究

通过有限元的方法对路堤荷载作用下刚性桩复合地基的力学性状进行了研究,主要考虑了路堤的高度、宽度以及压缩模量,以及桩体的压缩模量与复合地基置换率等因素的影响。利用ABAQUS通用有限元程序建立路堤荷载作用下刚性桩复合地基的力学模型,重点研究了以上几个主要因素对桩土荷载分担的影响和对桩身应力的影响,对比了柔性基础下和刚性基础下复合地基力学性状的差异。     

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。     

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。     

路堤荷载下DJM-PVD复合地基固结特性数值分析

以淮盐高速公路现场试验段为原型,采用数值分析方法分析了路堤荷载下DJM-PVD复合地基的固结机理和桩土应力分配特性.数值计算中采用单元体模型来代表复合地基.数值分析结果表明:路堤荷载下,DJM-PVD复合地基上部中桩间土沉降大于桩体沉降,桩端附近桩体沉降大于桩间土沉降,存在桩土差异沉降,桩土差异沉降使得桩间土承担荷载和桩体承担荷载相互转移;复合地基的桩体应力集中、桩体应力比等与均桩土差异沉降的发展密切相关;DJM-PVD复合地基的固结机理主要包括3部分:排水板的排水效应、粉喷桩的应力集中效应以及桩土间荷载转移形成的孔压梯度,三者均能加速地基的固结,减少工后沉降.     

复合地基沉降计算新方法-桩体沉降法

通过模型试验和数值模拟对复合地基进行研究,提出了桩体沉降法计算复合地基沉降的新方法.根据对不同参数(桩长、桩径、桩体模量、褥垫层厚度、褥垫层模量、加固区土体模量、下卧层土体模量)的复合地基的分析,提出了桩体沉降法的两个重要参数:桩顶应力比和桩端应力比,并推导其经验公式.通过与工程实测对比分析表明,采用桩体沉降法计算的沉降量与实测数据相吻合,可以认为是工程设计的一种可靠方法.     

桩土模量对桩网复合地基变形的影响

桩网复合地基作为目前应用比较广泛的地基处理形式,其变形量是一个关键的控制因素.在简要概述桩网复合地基的组成和工作机理的基础上,应用ABAQUS有限元软件建立了比较符合工程实际情况的三维桩网复合地基模型,对其在多种工况下的变形性状进行了数值模拟;同时较为详细地分析了路堤填土模量、桩间土模量和桩体模量对桩网复合地基变形的影...     

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·     

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.     

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.     

碎石桩复合地基应力应变分析

在考虑桩 土相互作用的基础上 ,根据桩 土侧向变形协调及竖向变形相等的条件 ,应用弹性理论导出了线弹性状态下桩体及桩周土的应力 应变关系 ,得出了桩体材料屈服时桩 土应力比的计算式 ;利用摩尔 库仑屈服准则导出了桩周土处于极限平衡状态时 ,桩体和桩周土竖向变形的表达式以及碎石桩极限承载力计算式 ;讨论了桩 土应力比与置换率及桩周土变形模量的关系 .研究结果表明 :用碎石桩加固软土地基 ,加固效果较好 ;但用碎石桩来加固土的变形模量大于 8MPa的地基 ,加固效果不明显 .对于碎石桩加固的软土地基 ,应按控制沉降量设计法代替传统的控制承载力设计法进行设计计算 .     

碎石桩复合地基桩土应力比的时效分析

对碎石桩复合地基的时效特性进行研究,根据桩体及桩间土体应力随时间的变化规律,考虑碎石桩复合地基中土体径向、竖向双向排水固结的特点,基于线弹性状态下桩体及桩间土体的应力一应变关系,分别给出考虑时效的桩体与桩间土体竖向应力计算方法,进而建立桩土应力比时效计算的双曲线模型,得到考虑时效的桩土应力比计算方法.研究结果表明:碎石桩复合地基桩土应力比随时间呈双曲线变化,其值与不考虑时效时相比可增大1倍,时效非常明显,在具体计算时不容忽视;双曲线时效模型能够有效地模拟碎石桩复合地基桩土应力比的时效规律;利用桩土应力比时效模型对某工程实例进行计算、分析,理论桩土应力比随时间的变化曲线与实测曲线较吻合.     

桩土相对刚度对复合地基承载特性的影响

以西安市某一实际复合地基工程为背景,利用ANSYS有限元软件,采用Drucker-Prager屈服准则,建立复合地基单桩模型,模拟在不同荷载和不同桩土相对刚度条件下复合地基的工作状态,以考察桩体刚度变化对复合地基工程特性的影响,以期为工程设计和施工提供有益的参考.     

褥垫层对刚性桩复合地基工作性状的影响

利用ANSYS建立刚性桩复合地基三维群桩的有限元模型进行分析计算,探讨了褥垫层厚度、模量对刚性桩复合地基承载力、桩身应力、桩间土附加应力、桩土应力比的影响,得出了一些规律性结论.     

柔性基础下复合地基工作性状的正交法分析

为研究柔性基础下桩体复合地基的工作性状及其影响因素,基于能够考虑该种复合地基系统上下部共同作用、桩土界面上有相对滑移、同深度处桩间土沉降不等的解析解,通过正交试验方法,对与系统荷载传递规律密切相关的桩土应力比、中性面位置和相关影响因素开展分析.正交分析结果表明:桩土应力比、中性面位置的均值分别为9.73和0.655,其可靠度为95％的置信区间分别为5.075～30.162和0.554～0.756,系统中各影响因素对荷载传递规律的影响程度存在差异,且各影响因素之间存在不同程度的相互作用,其中垫层模量、下卧层模量、桩间土模量对桩土应力比和中性面位置均有显著的影响,故必须重视对系统上下部共同作用的深入研究.     

多元复合地基的复合模量计算

在考虑桩体与桩间土的侧向挤压作用下，依据线弹性变形理论，推求出了多元复合地基的复合模量公式，并用该公式对工程实例进行了计算。结果表明，该方法是合理可行的，其精度较普通复合模量计算方法要高。     

粉喷桩复合地基桩土应力比的试验研究

粉喷桩群桩复合地基静载荷试验及桩土应力比的试验结果表明 ,粉喷桩复合地基的变形 ,可分为弹性、弹塑性、塑性三阶段 ,利用其 logs- logp曲线可确定复合地基的承载力值。在试验荷载条件下 ,随着荷载水平的增加 ,桩间土的应力增长幅度变小 ,而桩体应力增长幅度变大 ,桩体逐渐承担大部分上部荷载 ,桩土应力比与荷载之间基本上呈线性增长趋势     

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。     

新建南广铁路路基CFG桩施工及质量控制

CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩。其和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。由于桩体的强度和模量比桩间土大,在荷载作用下,桩硕应力比桩问土表面应力大,桩顶的垫层材料在受压的同时会挤向周围桩间土。CFG桩复合地基通过褥垫层与路基连接,以保证在任意荷载下桩和桩间土始终参与工作。起到加固湿软黏土、软土地基的作用。本文结合新建南广铁路NGZQ一7标南江口车站软基处理,主要介绍CFG桩的施工程序,质量检测。     

长短桩复合地基沉降计算方法分析及探讨

地基沉降计算在地基基础工程中存在着很大的难题。虽然许多研究在沉降计算方面付出了巨大的努力,但在计算精度上仍存在很大差异。现行的关于长短桩复合地基沉降理论一直处于摸索和发展之中。本文通过对等效天然地基法和加权模量法进行沉降计算,分析得出:(1)等效天然地基计算计算结果比较符合实际,加权模量法计算虽然比较简单,但是沉降计算的误差比较大。(2)加权模量法沉降计算中,桩体对褥垫层及下卧层都具有一定的刺入变形。针对刚性长短桩体在复合地基中的压缩模量计算没有考虑桩顶和桩底的刺入变形效应。而在实际工程中,仅由桩身压缩模量计算得到的复合模量和实际有很大误差,因而计算得到长短桩复合地基的沉降量很小,不符合实际需要,故本文提出一种方法对加权模量法计算方法进行改进,希望其有助于复合地基沉降计算的深入研究。