高速铁路CFG桩-筏复合地基沉降试验研究

为了解路堤荷载作用下CFG桩-筏复合地基沉降变形特性,在京沪高速铁路凤阳试验段进行了沉降变形现场试验.设置沉降板、观测桩和测斜管,分别监测地基面桩土沉降、路基顶面沉降和地基侧向水平位移,分析了沉降变形随路堤填筑高度和时间的变化规律,探讨了双曲线沉降预测方法.研究结果表明:CFG桩-筏复合地基沉降随路堤填筑高度和时间的增加而增大;路基经过6个多月的静置后,沉降已趋于稳定;复合地基总沉降量小于15 mm,桩土沉降差小于2 mm;路堤坡脚线外1 m处的地基侧向最大水平位移小于4 mm;采用双曲线法进行路基沉降预测是可行的,且预测精度较高.采用CFG桩-筏复合处理后的地基总沉降、沉降差和水平位移均较小,路基沉降稳定较快,能够提高路基的稳定性并缩短工期.     

预应力管桩加固有轨电车路桥过渡段现场监测研究

预应力管桩因施工期短且对周边建筑物地基扰动小等优点而广泛应用于软土地基处理中.基于南京河西新城现代有轨电车软土地基加固实例,对某路桥过渡段进行现场监测分析,进而评估预应力管桩对现代有轨电车路桥过渡段软土地基的加固效果.从现场监测结果可以看出:软土水平位移最终维持在40 mm以内,说明预应力管桩加固的路桥过渡段软土地基稳定性强,软土的侧向变形产生的扰动较小.运营期12个月该过渡段路堤表层累积工后沉降为5.9 mm(远小于路桥过渡段设计允许工后沉降量30 mm),说明到目前为止预应力管桩有效地控制了有轨电车路桥过渡段的工后沉降.同时,该研究结果可以为城市有轨电车路桥过渡段软土地基沉降标准的制定提供依据.     

软土地基超长PHC管桩的荷载传递机理分析

软土地基中超长预应力混凝土管桩在桥梁和建筑工程中得到了广泛的应用,但超长预应力混凝土管桩的承载机理还不很清楚.土体采用非线性弹性Duncan-Chang模型,桩土界面采用Goodman接触面单元,桩体部分采用Hognestad方程对桩土的相互作用进行非线性有限元分析.结果表明:在有效荷载作用下,桩身变形在弹性范围内,桩底沉降是持力层的压缩变形.     

反复堆卸载下被动桩土相互作用有限元分析

利用有限元方法,探求长期反复堆卸载过程中桩土相互作用的应力应变情况.研究堆卸载过程中被动桩与土体不同时刻的水平位移、变形、沉降、孔隙水压力变化,以及桩身弯矩等对反复荷载下桩土相互作用的规律,通过改变不同的条件来判断影响桩土相互作用的因素.结果表明:土体在反复堆卸载下不同于静力荷载的应力应变表现,在每个堆卸载过程后,都有...     

板桩码头浚深改造方案研究

针对某实际板桩码头工程,用数值模拟方法对其浚深改造方案进行了比选研究.研究发现,原码头浚深后,板桩的弯矩和桩顶沉降增大;在3个改造方案中,在板桩底进行土体加固的方案1中板桩弯矩过大,在板桩墙的后侧设置一排遮帘桩的方案2的板桩顶沉降过大,方案1和方案2相结合的方案3能满足各方面的要求,整体稳定性较高,特别是将面板上的荷载增加1倍后,板桩弯矩、桩顶沉降、桩顶水平位移等仍较小.结果表明,板桩底加固和板桩陆侧设置遮帘桩相结合的方案是该板桩码头较好的浚深改造方案.     

复合桩加固液化土桩身弯矩分析

通过对水泥土桩与钢管桩复合加固地基模型和碎石桩与钢管桩复合加固地基模型进行振动台模型试验,分析了这两组复合桩加固模型在模拟地震作用下超静孔隙水压力和桩身弯矩的变化情况,得出水泥土桩与钢管桩复合加固模型超静孔隙水压力几乎不变但桩身弯矩值下降很快,说明水体无排出,桩间土部分液化,土体承担荷载减小而桩体承担荷载增大;碎石桩与钢管桩复合加固模型超静孔隙水压力消散明显且桩身弯矩值有所降低,说明水体排出土体密实,土体承担荷载增大桩体承担荷载减小;因此,设计碎石桩与钢管桩复合加固液化土对实际工程很有意义。     

刚性筏板下群桩基础共同作用实用分析方法

为了分析实际工程中大规模桩筏基础荷载分担及沉降特性,基于桩-土-筏相互作用理论提出了在竖向荷载作用下考虑土体弹塑性的刚性筏板下群桩基础共同作用的实用分析方法.桩-土-筏相互作用包括桩-土、桩-桩、筏-土和桩-筏相互作用,土体弹塑性考虑了土体模量的双曲线型变化特性.通过对不同尺寸条件下桩筏基础现场实测案例进行分析,介绍了计算过程中相应土体参数的取值方法,并基于基础沉降及桩-土荷载分担比实测和计算值对比结果,验证了该计算方法用于分析实际工程中大规模桩筏基础的合理性.同时基于某工程桩基优化分析,其计算结果表明:考虑筏板的荷载分担能显著降低桩基用量,桩数降为原设计1/3左右时,基础沉降并不会显著增加.     

滩涂极软地基托板桩法处理技术研究

为研究滩涂极软地基上托板桩的工作特性,开展了现场试验和有限元分析.现场实测了地表沉降及土压力,并据此建立了二维平面应变模型,进而对不同时期的地基土超孔隙水压力、土压力、沉降、水平位移等问题进行了研究.研究结果表明:随着填土高度增加,桩顶与桩间土差异沉降增大,产生土拱效应和拉膜效应,桩身轴力、桩体荷载分担比和桩端附近土体超孔压增大;填筑完成后超孔压消散,地基土逐渐固结,桩间土与桩顶差异沉降增大后趋于稳定,桩体荷载分担比逐渐稳定在80％左右;土工格栅拉力较小,传递荷载的能力有限;浅层地基土对桩体有负摩阻力,桩身轴力沿深度先增大后减小;托板桩法可有效控制地基土水平位移.     

气泡混合轻质土控制软土路堤桥头沉降试验

为了验证气泡混合轻质土在控制软土路堤与结构物差异沉降方面的处理效果,对在建的沿海高速公路T6合同选择试验段开展了原位试验研究。分别选择146+957中桥0号台和3号台台背做为试验段,3号台台背直接采用预压-气泡混合轻质土回填处理,0号台台背采用预压-深层搅拌桩处理。在试验段布置了沉降板,跟踪测试处理后的软土路堤沉降随时间的演化规律。结果表明,由于气泡混合轻质土减轻了填土自重,在加载预压完成后填筑气泡混合轻质土,地基土处于超固结状态,路基工后沉降小,能有效防治软土路基桥头跳车。气泡混合轻质土和深层搅拌桩处理的对比表明,前者不仅处理效果好,而且施工方便,施工进度快,是一种很有发展潜力的软土路堤路桥过渡段差异沉降控制方法。     

沿海围垦区深厚软基路堤同体式刚柔组合桩现场试验研究

刚柔组合桩是一种新型的复合地基技术,是将刚性桩与柔性桩组合形成复合地基共同承担上部荷载的桩型。依托台州港临海(头门)港区疏港公路试验段,针对大直径双向水泥搅拌桩与预应力管桩同体组合的刚柔组合桩,对刚柔组合桩的桩身轴力、桩土荷载分担比、地表沉降、深层水平位移等进行了系统研究;并与排水固结法、水泥搅拌桩和直接堆载法进行了对比分析。通过试验研究得出以下结论:(1)刚柔组合桩中大直径柔性桩的荷载传递机制区别于其单独采用,桩体通长承载性能均得到充分发挥,且其设置方式有效减少了刚性芯桩的负摩阻力;(2)路堤填筑初期荷载主要由桩间土承担,且填筑期内桩间土压力逐渐向刚柔组合桩转移,然而路堤荷载较小时,荷载转移不明显;(3)与其他处理方式相比,刚柔组合桩复合地基的总沉降量和工后沉降量小,且沉降收敛快,沉降主要发生在路堤填筑期,刚性芯桩桩端沉降占总沉降的比例达63.9%。     

纵横向荷载作用下PHC管桩的有限元分析

为研究纵横向荷载作用下PHC管桩的承载性能,通过经试验验证的有限元模型,考虑了地应力和桩土接触的影响,通过变换土体的参数、桩头自由长度、桩端土特性等影响管桩承载力的因素,对竖向和水平荷载共同作用下管桩的受力特性进行了分析.竖向荷载的作用能提高管桩的水平承载能力.同时,还分析了水平荷载对管桩竖向沉降的影响.在竖向荷载较小...     

过渡段地基加固作用对桥台桩工作性状的影响分析

为研究过渡段地基加固作用(桩间距为3d,4d,5d和6d,d为CFG桩径)对邻近桥台桩工作性状的影响,进行离心模型试验及三维数值模拟。研究结果表明:过渡段地基加固作用对桥台桩受力变形影响表现为在竖向上利用CFG桩荷载深层传递作用改变软土地基沉降变形特性,在水平方向上CFG桩对软土的侧向流动起显著阻拦作用;随着CFG桩间距增大,受负摩阻力作用的桥台桩中性点位置下移,最大轴力增大,桩端阻力随之增大;桩身弯矩最大值随CFG桩间距增加而增大,其位置(最危险截面)从桩长1/2处逐渐转移至桩顶;桩身剪力分布大致呈"反S"型,2处拐点分别位于土层界面及CFG桩端平面,且随着CFG桩间距增加,土层界面处桩身剪力增大而CFG桩端平面处剪力减小;桥台桩水平位移随桩间距增加以一固定点呈旋转式增大,桩身挠曲也越明显,而桥台转角及水平位移随桩间距近似线性增加;与天然地基相比,CFG桩在一定程度上限制了路基荷载下土体蠕变特性的发挥。     

竖向荷载作用下复合桩加固液化土沉降分析

为进一步研究复合桩加固液化土在地震荷载作用下桩体沉降变形,利用振动台对钢管—碎石桩加固的复合地基模型在不同荷载作用下进行对比试验。施加0 kg、0.5 kg、1.0 kg、1.5 kg、2.0 kg、2.5 kg六组竖向荷载下,对复合桩加固模型振动过程中不同埋深处超静孔隙水压力和地基沉降进行对比分析,揭示钢管—碎石桩复合加固模型超静孔隙水压力、沉降随荷载的变化规律。结果表明:同一竖向荷载下埋深越大孔隙水压力越大,孔隙水压力的峰值也越大;不同竖向荷载下,不仅随着荷载增大超静孔隙水压力峰值变大,而且超静孔隙水压力随荷载增大消散明显加快,说明竖向荷载作用加速了碎石桩排水功能;施加不同荷载,桩体沉降均随振动时间先缓慢增加又急速增大最后趋于平缓,竖向加荷1.0 kg成为突变点;随着碎石桩的排水,孔隙水压力逐渐消散,土体变密,超静孔隙水压力减小,液化土强度增强,桩周土体对桩约束力增强,桩体的沉降量减小。说明荷载作用下钢管—碎石桩加固复合地基对预防土体液化和提高地基承载力效果明显,并得出沉降量随时间变化的曲线方程,为今后复合桩加固液化土地基的应用提供一定参考。     

塑料排水板堆载预压处理软土地基对临近桥梁桩基的影响研究

对某软土地基的塑料排水板堆载预压进行了桩基沉降和地基土孔隙水压力监测,使用ABAQUS有限元分析软件建立了三维有限元分析模型,现场实测数据结合有限元模型分析结果,系统研究了塑料排水板堆载预压处理软土地基对临近桩基的影响,研究结果表明:堆载预压初期孔隙水压力急剧增加,前期孔隙水压力消散较快,后期逐渐减小;临近桩基的变形主要以水平变形为主,竖向位移较小,随着孔隙水压力的消散,桩身水平位移随时间逐渐减小;堆载预压对临近桩基的不利影响主要发生在堆载预压初期,该阶段桩侧被动土压力和桩身弯矩均最大,且都位于桩顶处,随着孔隙水压力的消散,桩侧被动土压力和桩身弯矩都随时间逐渐减小;桩身最大水平位移和最大弯矩都随堆载预压距离的增加而急剧减小,因此在桩基附近进行塑料排水板堆载预压处理软土地基时,应保持合适的堆载预压距离.     

长期荷载下有侧向约束柔性桩复合地基试验

为探讨长期荷载作用下柔性桩复合地基的工作性状,进行了有无侧向约束条件下夯实水泥土桩复合地基的长期荷载对比试验.在复合地基表面埋设沉降标,量测了桩体和土体沉降值,得到了桩和土的沉降随时间的变化规律;通过在桩间土表面、桩顶、桩端埋设土压力盒和在桩身埋设内贴应变片PVC管量测应力值,获得了桩顶与土顶应力、桩-土应力比、桩身轴力随时间发展的变化规律.试验结果表明:在长期荷载作用下,设置了约束长桩夯实水泥土桩复合地基的工作性状明显优于无约束夯实水泥土桩复合地基的工作性状——大幅度缩短了进入沉降稳定时间(约为64%),减小工后沉降量(约为29%~42%),降低桩-土应力比约39%;明显地调整了桩身轴力分布.分析认为:采用柔性桩加固软土路基时,在加固区边缘设置刚性长约束桩,能有效地控制路基的工后沉降,提高路基的承载性能.     

北沿江高速公路河湖沉积相软土路基沉降规律研究

路基沉降是影响高速公路质量的关键因素,以北沿江高速公路马巢路一标段软土路基沉降为研究对象,结合现场沉降板观测数据,分析了PHC管桩处理与双向搅拌桩处理两种软土路基处理方法的不同和填土高度对路基沉降的影响。研究结果表明:采用PHC管桩处理的路基沉降小于采用双向搅拌桩处理的路基沉降;软土路基沉降量随填土高度的变化而变化,填土高度越大,路基沉降量也越大,填筑加载瞬间沉降量及沉降速率较大,随着时间的推移,沉降速率逐渐减小并最终趋于零,路基达到稳定,分析结果可为类似工程施工提供参考。     

水平荷载作用下管桩受力性状的三维有限元分析

为了解预应力混凝土管桩在水平力作用下的受力性状,文章采用大型有限元分析软件Ansys,建立了桩基-土体相互作用的模型,进行了不同受力状态下的模型方案计算,对水平荷载作用下预应力混凝土管桩单桩受力性状及其影响因素进行了深入的探讨。研究了桩身弹性模量、桩顶约束条件、竖向荷载、弯矩荷载以及桩长对管桩桩顶位移和桩身弯矩影响。     

PHC管桩水平承载性状分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS对深厚软土地基中预应力高强混凝土(PHC)管桩在水平荷载作用下的受力性能进行了数值模拟.桩土体系采用三维模型,桩身混凝土采用弥散开裂模型,管桩内钢筋采用理想弹塑性模型,桩周土体采用Mohr-Coulomb本构模型.桩土界面利用基于库伦摩擦模型的点面接触形式.桩中混凝土和桩周土体采用三维减缩积分一阶单元C3D8R,钢筋采用三维三节点杆单元T3D3.有限元分析结果与实测曲线比较接近,且基于库伦摩擦本构模型的点面接触形式可以很好地模拟在水平荷载作用下桩土的共同作用.利用经试验验证的有限元模型对不同型号PHC管桩的水平承载性能进行了分析,揭示了PHC管桩的水平荷载传递机理.     

预应力混凝土竹节桩承载性能对比试验研究

预应力混凝土竹节桩(简称"竹节桩")是在普通预应力混凝土管桩(简称"管桩")基础上改良而来的新桩型。文章介绍了竹节桩的构造和接桩技术,并通过现场静载试验,对竹节桩在软土地基中的承载性能进行了对比研究。试验表明:竹节桩的单桩竖向抗压极限承载力与管桩和预应力混凝土空心方桩(简称"方桩")相比,均能提高20%左右,单桩竖向抗拔极限承载力比管桩提高60%以上。竹节桩由于设置了环向、纵向凸肋,改变了桩-土接触方式和桩身粗糙度,有利于桩侧摩阻力的充分发挥。在荷载水平较低时,桩顶位移曲线近似为直线,当荷载增加到一定程度时,会在土体中形成一个直径与环向凸肋大小相当的圆筒形剪切滑动面。     

考虑非达西流固结土体中桩基承载时间效应研究

为揭示堆载作用下软土固结沉降过程中桩土相互作用机理,首先,基于非达西流动定律推导土体非达西一维固结非线性方程,考虑土体固结过程中孔隙比和渗透系数等参数变化导致土体的非线性特性,通过有限差分法获得超孔隙水压力的数值解答,建立桩侧土体固结沉降计算模型;其次,基于桩土荷载传递模型,考虑土体有效应力增加对桩土界面强度的影响,提出固结土体中桩基长期承载时间效应计算理论;第三,采用Python语言编制迭代求解计算程序,获得桩身下拉荷载、桩侧负摩阻力以及中性面随时间变化的分布规律;最后,对比本文计算结果与现有试验,并进一步研究排水条件对摩擦桩与端承桩下拉荷载分布及中性面位置变化的影响。研究结果表明:与非达西流动相比,按照达西流动定律计算结果高估了土体的有效应力和桩土界面强度;排水条件对桩基础中性面位置有很大影响,双面排水时摩擦桩中性面位置随结时间向上移动,端承桩则稳定在桩尖附近,单面排水时中性面位置随固结均向下移动;本文计算结果与离心机模型试验结果总体变化规律相似,误差可以接受,提出的桩身下拉荷载及中性面位置计算方法可以高效、准确地预测桩周土体在堆载作用下非达西流动固结过程中桩基长期承载响应。