剛性樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比時效分析及計(jì)算方法

基于水平增強(qiáng)體與樁間土共同作用機(jī)理,將土工合成材料視為彈性地基上的薄膜,樁間土體則視為具有一定剛度的彈簧系列,引入彈性地基上大撓度薄膜理論,推導(dǎo)了在路堤荷載作用下筋材撓曲函數(shù),進(jìn)而得到雙向增強(qiáng)復(fù)合地基樁土應(yīng)力比計(jì)算公式,結(jié)合算例進(jìn)一步分析了筋材變形的主要影響因素及其變化規(guī)律,算例分析結(jié)果表明該計(jì)算方法是合理的,可為工程實(shí)際提供理論參考。

對碎石樁復(fù)合地基的時效特性進(jìn)行研究,根據(jù)樁體及樁間土體應(yīng)力隨時間的變化規(guī)律,考慮碎石樁復(fù)合地基中土體徑向、豎向雙向排水固結(jié)的特點(diǎn),基于線彈性狀態(tài)下樁體及樁間土體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,分別給出考慮時效的樁體與樁間土體豎向應(yīng)力計(jì)算方法,進(jìn)而建立樁土應(yīng)力比時效計(jì)算的雙曲線模型,得到考慮時效的樁土應(yīng)力比計(jì)算方法。研究結(jié)果表明:碎石樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比隨時間呈雙曲線變化,其值與不考慮時效時相比可增大1倍,時效非常明顯,在具體計(jì)算時不容忽視;雙曲線時效模型能夠有效地模擬碎石樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的時效規(guī)律;利用樁土應(yīng)力比時效模型對某工程實(shí)例進(jìn)行計(jì)算、分析,理論樁土應(yīng)力比隨時間的變化曲線與實(shí)測曲線較吻合。

在考慮樁體負(fù)摩阻力作用的條件下,針對剛性樁復(fù)合地基中樁-土-墊層相互作用特點(diǎn),引入\"中性點(diǎn)\"概念和改進(jìn)后的彈塑性荷載傳遞模型,并考慮樁頂對墊層的上刺入變形以及樁端對下臥層的下刺入變形,通過樁-土-墊層的豎向變形條件推導(dǎo)得到了剛性樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比計(jì)算新公式。應(yīng)用該計(jì)算方法對工程實(shí)例進(jìn)行分析后結(jié)果表明,當(dāng)樁側(cè)摩阻力發(fā)揮到一定程度時,計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況十分接近。

pcc樁是一種適合軟土地區(qū)加固的剛性樁,以大面積pcc樁復(fù)合地基中的一個樁-土-墊層單元為研究對象,考慮樁-土-墊層的共同作用,提出了pcc樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的一種計(jì)算方法。該方法假定樁土界面的摩阻力與樁土相對位移為理想彈塑性關(guān)系、同一水平面上樁間土與樁芯土沉降相同、樁端土符合winkler地基模型,考慮樁-土-墊層的協(xié)同作用機(jī)理,推導(dǎo)出了pcc樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比和沉降的計(jì)算公式,并根據(jù)推導(dǎo)出的公式對樁土應(yīng)力比的影響因素進(jìn)行了分析,為pcc樁復(fù)合地基優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。

針對筋箍碎石樁復(fù)合地基的受力變形特點(diǎn),考慮樁-土的初始應(yīng)力狀態(tài),假定樁為具有恒定剪脹角的彈塑性體,且滿足摩爾庫倫屈服準(zhǔn)則與非關(guān)聯(lián)流動法則,土體和加筋體為線彈性材料,考慮樁-筋材-土三者間相互作用,導(dǎo)得了筋箍碎石樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比計(jì)算新公式.為驗(yàn)證本文計(jì)算公式的可行性,將本文方法計(jì)算結(jié)果與彈塑性極限分析方法結(jié)果進(jìn)行對比分析,兩者吻合良好.在此基礎(chǔ)上,分析探討了筋材剛度、樁周土變形模量、面積置換率等因素對筋箍碎石樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的影響.分析結(jié)果表明:筋材剛度是樁土應(yīng)力比的主要影響因素,樁土應(yīng)力比隨筋材剛度、面積置換率、樁體內(nèi)摩擦角的增大而增大,隨著樁周土變形模量和樁體剪脹角的增大而減小.

為了穩(wěn)定建筑地基,就需要對建筑所在的土地進(jìn)行地基處理,通過消除濕陷性提高地籍承載力.采用灰土擠密樁是一種有效的方式,本文首先分析了灰土樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的變化規(guī)律,然后分別從灰土樁的單樁承載力、樁間土承載力、復(fù)合地基承載力取值三個方面對復(fù)合地基承載力計(jì)算進(jìn)行了分析.

路堤一般由填土、碎石等散體材料組成,剛性樁復(fù)合地基中,樁土剛度差異較大引起的樁土間沉降差異,會導(dǎo)致路堤內(nèi)部出現(xiàn)相對豎向位移。通過路堤填土的受力平衡分析,根據(jù)樁土差異沉降,求解出樁帽和樁帽間土體的應(yīng)力分配,并結(jié)合樁帽下應(yīng)力分配得出樁身應(yīng)力,最終求解出樁土應(yīng)力比及樁的荷載分擔(dān)比例。工程實(shí)例監(jiān)測結(jié)果驗(yàn)證了文中計(jì)算公式的適用性和可靠性。通過分析計(jì)算結(jié)果和實(shí)測結(jié)果,得出了一些路堤荷載下剛性樁復(fù)合地基的承載規(guī)律,可供理論研究和工程設(shè)計(jì)參考。

基于圓孔擴(kuò)孔理論,考慮擠密砂樁擠密過程中砂樁本身的擠密體積變化,建立了砂樁樁身壓縮模量的計(jì)算方法.采用mohr-coulomb屈服準(zhǔn)則計(jì)算樁周土屈服區(qū)范圍,同時結(jié)合樁間士的e-p曲線壓縮理論,提出了基于擴(kuò)孔理論的樁周土平均壓縮模量計(jì)算公式,從而提出了考慮埋深影響的分層樁土應(yīng)力比計(jì)算方法.結(jié)合越南河內(nèi)一海防高速公路實(shí)際工程進(jìn)行了計(jì)算分析,隨著套管直徑增大(0.5～0.6m),擠密砂樁和樁周土的壓縮模量都變小,但平均樁土應(yīng)力比增大,從2.56增大至2.72,這符合《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》中對于無實(shí)測資料時,樁間土強(qiáng)度低時樁土應(yīng)力比取大值,樁問土強(qiáng)度高時取小值的規(guī)定.樁土應(yīng)力比理論計(jì)算結(jié)果處于規(guī)范建議取值2～3之間.說明理論方法合理可靠,從而提高了擠密砂樁設(shè)計(jì)的科學(xué)性.

樁土復(fù)合地基一般是處理軟土、粉土和含水量較高且地基承載力較低的粘性土等地基。如何計(jì)算樁土應(yīng)力比是復(fù)合地基設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。同時，也是復(fù)合地基工作性狀的一個重要參數(shù)。為了讓同行們更好認(rèn)識復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的相關(guān)情況，本文將會針對復(fù)合地基樁土應(yīng)力比展開相關(guān)的探討，以供各個同行們參考，從而有效提高地基基礎(chǔ)質(zhì)量的水平。

針對雙向增強(qiáng)體加筋軟土路基作用特點(diǎn),分析了筋材-樁-樁間土在路堤荷載作用下荷載傳遞機(jī)理.將一定厚度水平向加筋墊層視為具有一定剛度的薄板,基于大撓度薄板理論模擬筋材的撓曲變形,將單樁處理范圍內(nèi)的復(fù)合地基作為典型單元體進(jìn)行分析,推導(dǎo)出樁土應(yīng)力比的計(jì)算式,給出了計(jì)算方法.采用相關(guān)文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果對計(jì)算方法進(jìn)行了驗(yàn)證,并與文獻(xiàn)中的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析.結(jié)果表明:采用給出的方法計(jì)算出的樁土應(yīng)力比與實(shí)測結(jié)果比較接近,說明該計(jì)算方法是合理的,可為工程實(shí)踐提供理論參考.

針對豎向增強(qiáng)體-水平增強(qiáng)體-樁間土的整體相互作用特點(diǎn),將水平向加筋墊層視為具有一定剛度的板,豎向樁體及樁間土簡化為剛度不同的彈簧系列。以單個豎向樁體影響范圍內(nèi)的復(fù)合地基作為典型單元體進(jìn)行分析,基于winkler彈性地基圓板理論推導(dǎo)出水平加筋體的撓曲函數(shù)表達(dá)式,導(dǎo)出雙向增強(qiáng)體復(fù)合地基樁土應(yīng)力比計(jì)算式。最后對某工程算例進(jìn)行計(jì)算分析,對路堤荷載大小、工后沉降值、面積置換率、樁土剛度比進(jìn)行了參數(shù)研究,并探討了樁土應(yīng)力比隨其主要影響因素的變化規(guī)律,計(jì)算與實(shí)測結(jié)果吻合較好。

根據(jù)夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的樁土共同承載的機(jī)理和特性,結(jié)合工程實(shí)例,根據(jù)現(xiàn)場原位試驗(yàn)結(jié)果,深入分析了水泥土樁復(fù)合地基的樁土應(yīng)力比特性及褥墊層的鋪設(shè)對其存在的影響。

水泥粉噴樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的研究——對水泥粉噴樁地基在填土荷栽卡樁土應(yīng)力分布律進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，樁土應(yīng)力比與荷載水平廈樁土特性有關(guān)，其值隨填土荷載的增大而增大，且存在最大值。粉噴樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比還具有時效性，即在填土過程中...

采用三維有限元法進(jìn)行復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的數(shù)值分析研究,對各種影響因素諸如樁體剛度、荷載水平、面積置換率、樁體長徑比、墊層厚度及地基土的物性參數(shù)等進(jìn)行探討,系統(tǒng)深入地研究分析樁土應(yīng)力比的變化規(guī)律。

粉噴樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的試驗(yàn)研究——粉噴樁群樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)及樁土應(yīng)力比的試驗(yàn)結(jié)果表明，粉噴樁復(fù)合地基的變形，可分為彈性、彈塑性、塑性三階段，利用其logs-logp曲線可確定復(fù)合地基的承載力值。在試驗(yàn)荷載條件下，隨著荷載水平的增加，樁間土的應(yīng)...

深入研究柔性基礎(chǔ)下碎石樁復(fù)合地基受力變形機(jī)理,考慮到碎石樁復(fù)合地基樁體側(cè)向鼓脹及樁體的整體性,在徑向位移模式分析中引入橫截面剪應(yīng)力的影響,并由此建立了碎石樁鼓脹段荷載傳遞模式.然后,結(jié)合樁身荷載傳遞規(guī)律,導(dǎo)出了柔性基礎(chǔ)下碎石樁鼓脹變形的控制微分方程,獲得了柔性基礎(chǔ)下碎石樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比及沉降.最后通過實(shí)例和數(shù)值模擬分析,表明該方法具有較好的合理性與可行性,參數(shù)分析表明,增大樁土模量比和減少置換率會提高樁土應(yīng)力比,荷載水平則會影響徑向鼓脹變形的程度.

柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基樁土應(yīng)力比模型試臉研究——通過柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基的模型試驗(yàn)，測試了樁頂應(yīng)力、樁間土應(yīng)力、樁端承載力并與剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基樁土應(yīng)力比進(jìn)行了對比分析，得出柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基樁土應(yīng)力比特性。　　

樁承式水平加筋復(fù)合地基是\"水平向增強(qiáng)體+豎直向增強(qiáng)體\"的聯(lián)合復(fù)合地基。計(jì)算路堤下復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的方法與剛性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基不同。路提由填土等散體材料組成,路堤下復(fù)合地基樁與樁間土之間的沉陷不一致,導(dǎo)致填土內(nèi)部出現(xiàn)相對垂直位移,應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化。由于復(fù)合地基樁土應(yīng)力比發(fā)生變化及水平向增強(qiáng)體的提拉作用,可將大部分路堤荷載轉(zhuǎn)移到樁體上,從而減小樁間土上部的壓力,并使得路堤頂面的差異沉降減小。通過分析樁承式水平加筋復(fù)合地基及其上部填土的變形特點(diǎn),推導(dǎo)出求解加筋墊層上、下方樁頂土壓力、樁間土壓力及樁土應(yīng)力比的計(jì)算公式并分析了不同參數(shù)對樁土應(yīng)力比的影響。

本文主要對褥墊層厚度與復(fù)合地基樁土應(yīng)力比關(guān)系進(jìn)行了分析和探討。首先介紹了某工程的實(shí)驗(yàn)情況,接著分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,主要從褥墊層對復(fù)合地基承載力的影響、褥墊層對復(fù)合地基樁土荷載分擔(dān)比的調(diào)整、厚度不同時應(yīng)力比時間效應(yīng)三方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

以控制樁帽間土體沉降量在工后沉降量標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)為目標(biāo),提出帶帽控沉疏樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)的思路和方法。采用調(diào)整樁體中心間距或樁帽尺寸等措施,以改變復(fù)合樁土應(yīng)力比來進(jìn)行帶帽控沉疏樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)?；趶椥岳碚摵偷瘸撩嫠枷?不考慮復(fù)合樁體自身壓縮變形量,簡化了帶帽剛性樁復(fù)合地基復(fù)合樁土應(yīng)力比隱式計(jì)算公式,得到了按樁帽間土體沉降計(jì)算模式進(jìn)行沉降估算的公式。最后將復(fù)合樁土應(yīng)力比簡化計(jì)算公式應(yīng)用于工程實(shí)踐,計(jì)算結(jié)果表明該方法具有較好的先進(jìn)性和適用性。

柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基樁土應(yīng)力比試驗(yàn)研究——樁土應(yīng)力比是決定復(fù)合地基受力和變形性能的重要參數(shù)。通過現(xiàn)場試驗(yàn)，獲得了柔性基礎(chǔ)下剛性樁復(fù)合地基樁頂、樁間土及樁土應(yīng)力比隨荷載的變化規(guī)律。試驗(yàn)研究表明：柔性基礎(chǔ)下樁土應(yīng)力比在加荷初期較大，隨荷載增加呈波浪...

通過對樁筏復(fù)合地基樁頂負(fù)摩阻段樁-土相互作用分析,得到樁頂負(fù)摩阻段樁間土中附加應(yīng)力計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上,利用彈簧組模型對樁筏復(fù)合地基樁-土-墊層相互作用進(jìn)行分析,得出樁頂處樁和樁間土豎向有效應(yīng)力及樁頂刺入變形計(jì)算方法。分析墊層對應(yīng)力調(diào)節(jié)、沉降控制的影響。結(jié)果表明:在樁與樁間土間摩擦力作用下,樁間土豎向有效應(yīng)力隨深度增加衰減,并在某一深度衰減到較小水平,可不考慮該位置以下樁土相互作用對樁頂處樁土應(yīng)力比的影響。墊層模量對樁頂處樁、土應(yīng)力調(diào)節(jié)起重要作用,并對樁頂上刺量影響顯著。墊層模量越小刺入量越大,且隨模量減小刺入量增長速度加快。