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土拱对复合桩支护基坑性能的影响研究

安徽建筑 2024年第1期31卷 146-148页

作者：孙春娥彭真方莉中建二局第二建筑工程有限公司

为进一步提高复合桩支护基坑的安全性能，文章采用PFC数值模拟研究基坑开挖过程中的土拱效应，研究桩直径、位置和摩擦系数对水平土拱的影响。模拟结果表明，随着桩直径的减小，钢管桩与混凝土桩之间土体颗粒的位移拱由三角形向塔形过... 详细信息

为进一步提高复合桩支护基坑的安全性能，文章采用PFC数值模拟研究基坑开挖过程中的土拱效应，研究桩直径、位置和摩擦系数对水平土拱的影响。模拟结果表明，随着桩直径的减小，钢管桩与混凝土桩之间土体颗粒的位移拱由三角形向塔形过渡，最后向拱形过渡。当钢管桩与混凝土桩顶在同一直线上时，应力拱为半椭圆形。随着桩间距的增加，土颗粒的垂直位移逐渐减小，土体的再分布变弱，土拱效应变得不明显。摩擦系数的增加对土拱的几何形状影响不大，但可以提高荷载传递效率。

关键词：地库复合桩基坑土拱数值研究

预制混凝土桩引扩孔复合成桩技术及其工程特性分析

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工程勘察 2024年第2期52卷 1-7页

作者：赵宇江磊王伟王中张浩安徽省交通规划设计研究院总院股份有限公司合肥230088 公路交通节能环保技术及装备交通运输行业研发中心合肥230088 郑州大学土木工程学院郑州450001 高速铁路建造技术国家工程研究中心长沙410075

针对预制桩传统沉桩工法穿越较硬土层困难且易引发挤土效应的问题,结合合肥绕城高速路口至陇西互通立交改扩建应急工程,分别提出了引扩孔灌浆后植入预制混凝土桩技术和引扩孔浆石埋入预制混凝土桩技术,丰富了预制混凝土桩的复合成桩技... 详细信息

针对预制桩传统沉桩工法穿越较硬土层困难且易引发挤土效应的问题,结合合肥绕城高速路口至陇西互通立交改扩建应急工程,分别提出了引扩孔灌浆后植入预制混凝土桩技术和引扩孔浆石埋入预制混凝土桩技术,丰富了预制混凝土桩的复合成桩技术。通过现场载荷试验,验证了两工法成桩技术的适用性和可靠性,并基于数值分析对引扩孔灌浆后植入桩的承载性能进行了分析。结果表明:外围包裹层的设置可有效提升预制桩的承载性能,工程设计荷载作用下的桩顶沉降仅约1.1~3.0mm;考虑复合桩身结构特点,外围水泥砂浆包裹层对后植预制桩具有扩径和增强作用;其合理设置与选用有利于改善后植入桩的承载性能。

关键词：复合桩预制混凝土桩植入桩载荷试验数值分析

基于环形等效的异形截面复合桩复合地基固结理论研究

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岩土力学 2022年第6期43卷 1513-1522,1532页

作者：卢萌盟单洁李红军李传勋中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221006 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221006 绿地浙江事业部浙江杭州310015 江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013

复合桩是指由两种不同材料经过复合施工形成一种新桩型,同一桩体由两种不同属性材料组成,从而起到互补增强的作用。以素混凝土芯砂石壳复合桩复合地基为研究对象,基于横截面积和周长恒定的原则,将其转化为等效环形单元。引入芯-桩面积比... 详细信息

复合桩是指由两种不同材料经过复合施工形成一种新桩型,同一桩体由两种不同属性材料组成,从而起到互补增强的作用。以素混凝土芯砂石壳复合桩复合地基为研究对象,基于横截面积和周长恒定的原则,将其转化为等效环形单元。引入芯-桩面积比(混凝土芯与复合桩横截面积之比),基于等应变假设和达西定律,并考虑施工扰动及荷载随时间变化、附加应力随深度变化的情况,提出了复合桩复合地基固结解析模型,并给出了4种不同荷载模下的显式解答。最后,通过参数敏感性分析对复合地基的固结特性进行研究。结果表明:周长一定的方桩中,正方形截面桩的空心比最小,超静孔隙水压力消散最快;地基固结与芯-壳压缩模量比、渗透系数比成正相关;随着顶部荷载值的增加,固结逐渐加快。

关键词：复合地基复合桩固结异形截面环形单元

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复合桩复合地基的固结理论研究

复合桩复合地基的固结理论研究

作者：单洁中国矿业大学

学位级别：硕士

复合桩是通过复合施工将两种不同属性的材料结合形成一种新型桩体,集加速排水和增强承载力于一体,已广泛应用于公路、住房工程建设的地基处理中。为合理预测复合桩复合地基的固结速率,学术界采用多种方法对此进行了深入的探索和分析,但... 详细信息

复合桩是通过复合施工将两种不同属性的材料结合形成一种新型桩体,集加速排水和增强承载力于一体,已广泛应用于公路、住房工程建设的地基处理中。为合理预测复合桩复合地基的固结速率,学术界采用多种方法对此进行了深入的探索和分析,但目前的研究成果相对较少,且预测值与实测值有一定差距。本文以混凝土芯砂石壳复合桩复合地基为研究对象,采用理论结合实际工程案例的研究手段,开展其固结理论研究,主要研究内容包括:(1)建立了考虑恒井阻的复合桩复合地基固结解析模型。首先将复合桩及其加固的土体转化为环形桩-土单元,并考虑桩体截面形状效应、施工扰动效应、附加应力随时间和深度的分布,基于等应变假设及达西定律,构建关于芯-桩面积比的复合桩复合地基固结理论模型。基于此求解任意荷载下的固结度普遍解及特殊荷载下的显式解答,并分析各参数对固结性状的影响。结果表明,固结度与空心比αo成反比;固结速率随芯-桩面积比αp的增加先增加后减小;固结度与渗透系数比kg/kv、芯-壳压缩模量Ep/Eg,附加应力比σiT/σiB成正比;最优芯-桩面积比为0.5,最优渗透系数比为5000;周长一定的前提下,正方形截面复合桩复合地基固结最快。(2)建立了考虑复合桩砂石壳淤堵效应的复合桩复合地基固结解析模型。地基固结过程中,土体细颗粒随孔隙水流入砂石壳中形成堵塞区,导致排水面积减少,固结速率减慢。首先假定渗透系数随时间呈指数减小,建立考虑砂石壳淤堵效应的复合桩复合地基固结模型。而后基于分离变量法,采用傅里叶函数求解出模型在任意荷载下的固结解析解,并推导出单级瞬时荷载和多级瞬时荷载作用下的固结度显式解答。最后,分析各模型参数对固结性状的影响,结果表明,复合桩复合地基的固结速率与αB成反比,与砂石壳的初始渗透系数kg0/kh成正比;当kg0/kh>3000时,堵塞对固结几乎没有影响;淤堵效应主要作用于径向固结后期并使其最终停止,但桩周土体内的竖向渗流使得孔隙水继续消散直至固结完成;随着复合地基深度H的增加,kv/kh对固结速率的影响由主要作用于前期转化为主要作用于后期。(3)建立了考虑复合桩砂石壳井阻效应同时随时间和深度增加的复合桩复合地基固结解析模型。砂石壳渗透性随时间发展逐渐产生淤堵效应,同时随侧向压力的增大而减小,故需考虑随深度和时间同时增长的井阻效应。首先假定砂石壳渗透系数随深度线性减小且随时间指数型减小,基于等应变假设建立了考虑变井阻效应的复合桩复合地基固结的解析模型。然后,应用分离变量法和贝塞尔函数的相关性质求解瞬时荷载下复合地基固结度的显式解。最后,分析各参数对固结性状的影响,结果表明,固结速率与初始堵塞因子B1成正比,与表征井阻随深度衰减的参数B2、时变堵塞因子α3成反比,且固结速率对α3变化的响应比B2更明显。(4)结合实际工程案例,对得到的解答进行对比和验证。分别将考虑恒井阻效应,淤堵效应和变井阻效应下的多种固结模型在相同参数下的理论计算结果进行对比。然后结合工程案例,将仅考虑淤堵效应的复合桩复合地基固结模型应用于实验室预测固结度中,并与实测值对比,结果较为吻合。最后,将复合桩复合地基的固结模型退化为碎石桩基固结模型以预测路堤工程的沉降,并与工程中的实测沉降值对比,验证了其合理性和适用性。

关键词：复合地基复合桩固结淤堵效应变井阻

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DMC桩在桩基础工程领域中的应用研究

工程与建设 2024年第2期38卷 356-360页

作者：宋伟杰谭寰李嘉欣麻学博北京中岩大地科技股份有限公司北京100041 中国雄安集团有限公司河北雄安新区071700

高速高压搅喷复合桩(DMC桩)是在传统复合桩的基础上,进一步优化和发展而来的一种新型组合桩。本文总结了DMC桩的承载机理、工艺特点、工程效益,并结合在雄安新区某工程中的实际应用情况,采用静载荷试验方法评估了DMC桩的承载效果。结果... 详细信息

高速高压搅喷复合桩(DMC桩)是在传统复合桩的基础上,进一步优化和发展而来的一种新型组合桩。本文总结了DMC桩的承载机理、工艺特点、工程效益,并结合在雄安新区某工程中的实际应用情况,采用静载荷试验方法评估了DMC桩的承载效果。结果表明,DMC桩成桩质量相对于常规钻孔灌注桩有较大提升,承载力可满足设计要求,且具有可观的经济优势,可为类似的桩基础工程提供方案选型参考。

关键词： DMC 复合桩水泥土搅拌桩管桩软土

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混凝土芯水泥土复合桩桩土相互作用机理研究

混凝土芯水泥土复合桩桩土相互作用机理研究

作者：左思迪天津大学

学位级别：硕士

混凝土芯水泥土复合桩(以下简称复合桩)是近年来的新兴桩型,它是在水泥土搅拌桩中插入一定长度混凝土芯桩而形成的复合桩型。混凝土芯桩的插入提高了桩身截面刚度,一方面挤扩水泥土,使得水泥土-土界面粘结更加紧密;另一方面,压密了桩端... 详细信息

混凝土芯水泥土复合桩(以下简称复合桩)是近年来的新兴桩型,它是在水泥土搅拌桩中插入一定长度混凝土芯桩而形成的复合桩型。混凝土芯桩的插入提高了桩身截面刚度,一方面挤扩水泥土,使得水泥土-土界面粘结更加紧密;另一方面,压密了桩端水泥土。这使得混凝土芯桩的材料强度充分发挥,同时克服了水泥土搅拌桩存在“有效桩长”的问题,水泥土-土界面桩侧摩阻力也得以充分发挥。正是如此,复合桩的性价比较高,也因此得到了广泛的应用。围绕复合桩的研究已较为深入,复合桩中存在双层荷载传递机制,水泥土作为荷载传递的过渡区域起着重要的作用。但在目前的研究中,复合桩中界面均采用库伦剪切模型,未考虑相对位移对复合桩荷载传递的影响,且现有的研究多局限于室内试验下的水泥土剪胀性,在桩土相互作用中考虑水泥土剪胀的研究较少。因此,本文通过试验研究、数值模拟和统计分析等方法,对复合桩桩土相互作用机理进行了研究,并对复合桩界面以及尺寸等竖向承载性能的主要影响因素进行了讨论;建立了多元自适应样条模型,对上述影响因素进行统计建模,分析得到了复合桩竖向承载力影响因素的重要程度大小及预测公式。本文主要研究内容及结论包括:利用有限元软件,基于Fortran语言和Clough-Duncan双曲线模型,编写了界面子程序,将其应用到水泥土-土界面中,并与库伦模型对比。结果表明,Clough-Duncan双曲线模型能较好地反映界面剪切的过程以及界面相对位移对复合桩竖向承载性能的影响,并且能表现出水泥土的剪胀性,更符合实际,这对于复合桩的分析具有重要意义;通过对桩长为17m的复合桩的现场静压试验分析,总结了Q-s曲线和轴力曲线规律,并结合数值模拟,研究分析了复合桩的荷载传递机制。研究表明,复合桩中存在双层荷载传递机制,混凝土-水泥土界面和水泥土-土界面两个界面的存在,形成了强-中-弱的荷载传递结构。这样的荷载传递结构不仅使得复合桩中刚性桩的材料强度得到充分发挥;另一方面使得复合桩桩侧摩阻力也得到充分发挥;通过数值模拟,研究了芯桩长度、水泥土强度、水泥土厚度、混凝土-水泥土界面摩擦系数以及水泥土剪胀对复合桩竖向承载力的影响。结果表明,芯桩下水泥土能提供较高的桩端阻力,因此芯桩下水泥土承载能力对于复合桩的竖向承载力具有重要的意义。不同水泥土强度下复合桩对应着不同的受力模式。对于低强度水泥土,复合桩呈现出摩擦桩的特性,达到竖向承载力极限值时往往伴随着水泥土-土界面的破坏;而对于高强度水泥土,复合桩呈现出端承摩擦桩的特性,达到竖向承载力极限值时往往伴随着芯桩下水泥土的受压破坏;建立了多元自适应样条模型,对各影响因素进行了影响程度分析,并给出了复合桩竖向承载力的预测公式。统计分析的结果显示,承载力预测公式能较好地预测复合桩的竖向极限承载力;且芯桩长度l对于复合桩竖向承载力极限值的影响程度最大;其次是复合桩半径R;截面抗压刚度对复合桩承载性能起着决定性作用。

关键词：复合桩桩土相互作用双曲线界面模型 MARS

后注浆静压复合桩在复杂运营供水结构加固中的应用

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东南大学学报（自然科学版） 2021年第1期51卷 46-52页

作者：张超哲童立元刘松玉韩健勇余巍东南大学岩土工程研究所南京211189 山东建筑大学土木工程学院济南250101 南京东大岩土工程勘察设计研究院有限公司南京210000

为解决既有建构筑物地基基础加固工程所面临的施工条件有限、工期紧张以及沉降控制严格等问题,基于南京某复杂运营供水结构加固工程,提出了一种后注浆静压复合桩(PSCP)加固技术.采用数值分析的方法,结合现场观测数据,对加固过程和长期... 详细信息

为解决既有建构筑物地基基础加固工程所面临的施工条件有限、工期紧张以及沉降控制严格等问题,基于南京某复杂运营供水结构加固工程,提出了一种后注浆静压复合桩(PSCP)加固技术.采用数值分析的方法,结合现场观测数据,对加固过程和长期沉降进行评价,并对比分析了桩长、桩径、反力梁高度等参数对加固效果的影响.结果表明:PSCP桩具有施工扰动小和适应于狭小施工场地作业的特点,施工引起的地表沉降增量在3.2 mm以内;增加桩径,地表最大沉降量可减小6.84%;桩长和加固梁高度的增加对加固效果影响不明显,地表最大沉降量仅减小2.91%和1.39%;工后沉降趋于稳定,该加固技术在加固工程中具有良好的适用性.

关键词：既有结构复合桩沉降控制地基基础加固数值分析

下部扩大段复合桩抗拔承载力设计方法与试验研究

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岩土力学 2019年第10期40卷 3778-3782,3788页

作者：周同和郜新军郭院成孙轶斌郑州大学综合设计研究院有限公司河南郑州450002 郑州大学土木工程学院河南郑州450001

下部扩大段复合桩是一种新型抗拔桩,采用理论分析与现场试验相结合的方法,分析了下部扩大段复合桩抗拔作用机制,提出了该桩型单桩抗拔承载力理论模型及计算参数。结果表明:在一定上覆土层厚度条件下,下部扩大段桩侧阻力受到上端阻力作... 详细信息

下部扩大段复合桩是一种新型抗拔桩,采用理论分析与现场试验相结合的方法,分析了下部扩大段复合桩抗拔作用机制,提出了该桩型单桩抗拔承载力理论模型及计算参数。结果表明:在一定上覆土层厚度条件下,下部扩大段桩侧阻力受到上端阻力作用的影响得到增强,试验条件下采用经验参数法进行计算时的发挥系数可达1.6;上部非扩大段抗拔承载力受到扩大段上端阻力的影响得到减弱,发挥度有所降低;上部非扩大段桩径相对扩大段较小时,仅可考虑扩大段桩侧阻力和上端阻力进行下部扩大复合桩抗拔承载力计算;通过与试验对比,验证了模型和理论方法的可靠性、实用性。该研究成果可供工程设计参考。

关键词：下部扩大段复合桩抗拔承载力侧阻力发挥系数

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材料复合桩的现场承载性能试验研究

岩土力学 2015年第S2期36卷 629-632页

作者：李宝建李光范胡伟赵菲金燦起海南大学土木建筑工程学院海南海口570228 韩国大真大学土木工程系

基于水平荷载作用下桩基的弯矩沿深度呈由上向下骤减的规律,将桩的上部设计为抗弯性能良好的钢管桩而下部为抗弯性能较弱的PHC桩,并选择适当的部位通过焊接等方式连接两种桩型。在现场进行锤击试验、水平承载力试验和连接部位抗弯性能试... 详细信息

基于水平荷载作用下桩基的弯矩沿深度呈由上向下骤减的规律,将桩的上部设计为抗弯性能良好的钢管桩而下部为抗弯性能较弱的PHC桩,并选择适当的部位通过焊接等方式连接两种桩型。在现场进行锤击试验、水平承载力试验和连接部位抗弯性能试验,将复合桩的压应力、拉应力和水平承载力与材料允许值对比比较。结果表明,所选择的材料复合型桩充分发挥了材料性能,尤其在水平承载力方面表现突出,且不同材料桩型连接部位性能良好。试验结果为桩基的改进提供了新思路和试验依据。

关键词：复合桩水平荷载承载性能钢管桩 PHC桩