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。     

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.     

桩土荷载分担比量化的概率模型

运用随机理论,基于二维模拟实验,对刚性桩复合地基褥垫层材料中应力场的分布规律进行了细观研究。结果表明:桩体刺入时,褥垫层在不断的自组织搭拱中产生了一个应力转移的过程;垫层的刚度、材料各向异性的程度与桩土应力比成正比,来源于搭散粒拱、应力的横向转移,力链伸向桩体。探讨了一个简化的量化荷载分担比的概率模型,为更好地研究刚性桩复合地基的可预测性以及其它多种材料组合系统结构的预报研究提供了参考和借鉴。     

复合地基中褥垫层的极限下限分析

作为复合地基的重要组成部分,褥垫层影响着路堤下复合地基的桩、土承载力的发挥,所以有必要对其承载与变形特性进行研究。根据极限分析下限法,在满足应力边界条件和摩尔一库伦屈服条件下,通过构建应力场、应力叠加计算等步骤,分别推导出褥垫层在厚度无穷大和厚度较小时的极限承载力下限解,以及桩土应力比计算公式。通过对算例进行分析,揭示了褥垫层存在压密和塑性流动两个受力变形阶段;桩土应力比随着内摩擦角的增大而增大,随着褥垫层厚度的增大而减小等规律;以及桩土应力比试验值与理论计算值偏差的原因。     

复合地基的褥垫层设计

为了从理论上确定褥垫层的设计参数,桩与褥垫层的关系可以看成倒置的桩对地基土的作用,桩体上刺可能引起褥垫层产生整体剪切破坏、局部剪切破坏或刺入破坏,而能够调节应力比的合理模式是整体剪切破坏,据此提出了褥垫层内摩擦角理论上限值的迭代公式·同时根据Terzaghi滑移线理论,证明了对数螺旋滑移线与基础底板相交时褥垫层的厚度为最小设置厚度,低于最小设置厚度,调节桩土应力比能力减弱·褥垫层的宽度设置应按照应力扩散原则,防止褥垫层失效·     

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     

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。     

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桩复合地基褥垫层作用效应分析

褥垫层的设置是CFG桩复合地基的重要技术之一,影响着CFG桩复合地基的众多特性.该文通过运用ANSYS有限元数值模拟方法,分析了竖向荷载作用于单桩时,褥垫层厚度和弹性模量对CFG桩复合地基性能的影响,结果表明选择适宜的褥垫层材料和厚度对提高CFG桩复合地基承载性能具有重要意义.     

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.     

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。     

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.     

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.     

CFG桩复合地基承载力分析

某客运专线某标段采用CFG桩加固技术。对CFG桩进行了低应变动测、单桩承载力试验、复合地基承载力试验及理论计算。结果表明：一类桩占93.9%,二类桩占6.1%;单桩承载力及复合地基承载力特征值均大于设计值。建立了三维有限元模型,模拟分析了CFG桩顶及桩间土应力随加载水平的变化关系以及CFG桩及桩间土应力分担比。模拟结果表明：1)随着荷载的增加,CFG桩顶应力及桩间土应力也随之增大,但CFG桩顶应力的增长速率大于桩间土;2)加载初期,CFG桩与桩间土应力分担比逐渐增大,且增长速度较快;随着荷载的增加,桩土应力分担逐渐趋于稳定。     

高层建筑长短桩复合地基性状有限元分析

通过由长短桩复合地基处理高层建筑软弱地基的工程实例,利用有限元法分析了不同的上部结构刚度、长桩长度、长桩置换率、短桩置换率对长短桩复合地基的平均沉降、差异沉降、桩土应力比、桩土荷载分担比所产生的影响及规律。结果表明:上部结构刚度的变化对复合地基性状的影响是有限的;长桩长度在控制平均沉降,改变地基承载力和改善桩顶应力集中方面影响显著;长桩置换率存在一定的合理取值范围;短桩置换率的变化对桩土应力变形影响不大。分析结果能为长短桩复合地基进一步优化设计提供参考。     

高填方路堤段桩网复合地基承载机理及桩土应力比计算方法

针对高填方段软土路基在路堤荷载下桩网复合地基的受力特点,分析了其自上而下的荷载传递机理.首先,将路堤简化为内外土柱,通过内外土柱的整体微分平衡关系,得到了等沉面高度的理论计算式,由此较为合理地模拟了高填方段的土拱效应.而后,针对荷载传递至土工垫层阶段,采用薄膜模拟了桩土之间的荷载分配关系.在此基础上,将桩网复合地基划分为众多土工格栅、桩及桩间土单元体,桩体及桩间土简化为弹性支撑,进一步得到了高填方段桩网复合地基桩土应力比计算式.最后,对影响高填方段桩网复合地基桩土应力比的各主要影响参数进行了初步研究.结果表明,桩土应力比随路堤高度增大逐渐减小,即填土高度增加后桩土荷载分配趋于均匀,而桩间距、填土的压缩模量的增大将导致桩土应力比增加.此外,土工格栅抗拉强度的增大将加大桩土应力比值,但影响幅度较小.     

经排水固结的中心排水注浆混凝土桩承载特性数值分析

为获得经排水固结的中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基承载性状,通过数值分析手段,对中心排水注浆混凝土桩和普通预制混凝土桩进行单桩复合地基静载荷试验对比研究,以此分析荷载-沉降曲线、桩体轴向应力、桩体侧摩阻力以及桩-土应力比等特征规律。结果表明,相比普通预制混凝土桩单桩复合地基,中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基承载力提高了约120%,可见应力集中现象显著降低,桩周土承载力得到增强,桩周土载荷能力发挥程度得到改善。研究成果可为中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基工程应用提供理论指导。     

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。     

CFG桩复合地基桩土应力比数值分析

利用数值分析的方法，详细讨论了水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基承载与变形特性；通过多种方案计算，就不同的荷载水平、桩长、置换率、桩土模量比、桩尖地质条件等因素，对桩土应力比的影响、桩土荷载分担规律进行了分析研究。     

碎石桩-强夯联合法加固湖区填土地基

根据湖区填土的层次结构和工程特性,结合地基土中附加应力的分布规律,采用碎石桩-强夯联合法能起到较好的加固效果.该法先在填土层中设置好碎石桩体,利用挤密和排水固结的作用使其得到初步加固,然后对荷载影响深度范围内的复合土体进行低能强夯处理,迫使桩体碎石沿径向扩散,形成上部为密实的碎石二合土层、中部为扩径后高置换率复合地基、下部为整体夯密复合地基的三层结构.这种土层结构形式具有较高的强度和整体稳定性,能满足一般建筑物的浅埋扩展基础的要求.图1,表1,参8.