柔性长短桩复合地基工程特性有限元分析

长短桩桩复合地基、长短桩基技术——利用刚性长桩与刚性、半刚性或柔性短桩相结合对地基进行的综合处理　　　　长短桩复合地基在有效减小建筑物沉降量的同时，可降低基础沉降差，使基础受力更均匀；　　　　另外，由于长桩的存在，可使浅层土应力减少、较...

文章通过一个具体工程实例对cfg桩复合地基的应用进行了说明,并结合非线性有限元程序vfeap对cfg桩的工作特性进行了数值模拟。计算结果表明,采用该有限元方法所得的计算结果与实测结果相吻合。除此之外还发现,当荷载比较小时,复合地基沉降基本为线性;当荷载超过一定的水平时,垫层内部、桩端、桩顶开始出现塑性区域,土体变形加大,复合沉降也开始出现非线性增加;cfg桩存在临界桩长,桩身应力、桩身位移的变化主要集中在临界桩长范围之内。

以桩土相互作用理论和现场实测数据为基础,采用实体建模对长短桩复合地基进行建模,通过接触单元模拟桩基与土体、褥垫层与土体之间的摩擦作用,借助midas/gts有限元软件对长短桩复合地基进行数值模拟,分析讨论长短桩的长细比、桩间距等对不同加固区沉降的影响。研究结果表明:长桩的长细比较短桩的长细比对加固区和下卧层的变形的影响要大,土体的竖向沉降量符合双曲线模型,而土体的竖向应力符合半抛物线模型。

结合工程实际,运用大型有限元分析软件ansys分析了不同桩长、不同桩土模量比和不同桩间距情况下高压旋喷桩复合地基的承载特性.结果表明,该地基存在有效桩长,当桩土模量较合适时,该地基能够发挥最大作用;同时运用ansys优化功能,得出了最优桩长、最优桩体弹性模量和最优桩间距,为实际工程提供一些参考.

为深入分析路堤下cfg桩复合地基的承载特性,基于某路堤工程背景建立了cfg桩复合地基的平面有限元分析模型。模型采用导入初始地应力法模拟了初始应力场,利用\"生死单元法\"模拟了路堤分层填筑过程。有限元计算与实测曲线的对比验证了有限元模型及参数的正确性与合理性,并以此为基础分析了cfg桩复合地基的应力及变形,最后对cfg桩复合地基承载特性的相关影响因素进行了探讨,获得了一些有益结论,对实际工程具有一定的参考意义。

该工程位于河南省郑州市中牟县,总建筑面积约11万m~2。因原场地开发已按照原建筑的结构设计完成了预应力管桩的施工,新建建筑根据施工现场、场地地质情况和设计要求等,选择采用长桩与短桩相结合的方法对地基进行处理。通过本工程的设计和施工实践,验证了长短桩复合地基设计方案的合理性。

螺杆型长短桩复合地基的应用——本文主要介绍了工程的概况、螺杆型长短桩复合地基的原理、设计、施工工艺和效果分析。

研究目的:路堤荷载下长短桩复合地基的工作机理十分复杂,有关设计、计算的研究成果较少,为更好地推广这种复合地基,须深入研究该复合地基的工作性状。本文通过现场试验,分析长短桩复合地基沉降特性,并采用数值模拟的方法探讨桩长变化对复合地基沉降和承载特性的影响。经对比分析,验证模型的正确性和参数的合理性。研究结论:(1)路堤荷载下长短桩复合地基沉降过程分为三个阶段:快速发展阶段的沉降占总沉降的59.2%~62.5%;缓慢发展阶段为静置期前45d,沉降占总沉降的28.1%~33.3%;稳定阶段为静置期45d之后的沉降,约占总沉降的7.5%~9.45%;(2)路基基底沉降沿横断面呈近似盆状分布,中心线处最大,坡脚处最小;长桩设计时应综合考虑短桩长度、下卧层刚度等因素,短桩设计时在满足沉降及承载力的前提下可依据工程造价选取最经济的桩长;(3)长短桩的桩身应力随着深度的增加先增大后减小,峰值出现在桩顶下一定深度,长桩桩身应力随短桩长度的增加而减小,且能全桩长发挥承载作用;(4)长桩桩土应力比和荷载分担比随长桩长度的增加先迅速增加然后趋于平稳,随短桩长度的增加逐渐减小;(5)该研究成果可为路堤荷载下长短桩复合地基的设计提供一定的理论依据。

研究目的：路堤荷载下长短桩复合地基的工作机理十分复杂,有关设计、计算的研究成果较少,为更好地推广这种复合地基,须深入研究该复合地基的工作性状。本文通过现场试验,分析长短桩复合地基沉降特性,并采用数值模拟的方法探讨桩长变化对复合地基沉降和承载特性的影响。经对比分析,验证模型的正确性和参数的合理性。研究结论：（1）路堤荷载下长短桩复合地基沉降过程分为三个阶段：快速发展阶段的沉降占总沉降的59.2%～62.5%;缓慢发展阶段为静置期前45d,沉降占总沉降的28.1%～33.3%;稳定阶段为静置期45d之后的沉降,约占总沉降的7.5%～9.45%;（2）路基基底沉降沿横断面呈近似盆状分布,中心线处最大,坡脚处最小;长桩设计时应综合考虑短桩长度、下卧层刚度等因素,短桩设计时在满足沉降及承载力的前提下可依据工程造价选取最经济的桩长;（3）长短桩的桩身应力随着深度的增加先增大后减小,峰值出现在桩顶下一定深度,长桩桩身应力随短桩长度的增加而减小,且能全桩长发挥承载作用;（4）长桩桩土应力比和荷载分担比随长桩长度的增加先迅速增加然后趋于平稳,随短桩长度的增加逐渐减小;（5）该研究成果可为路堤荷载下长短桩复合地基的设计提供一定的理论依据。

阐述了长短桩复合地基的工作机理及应用,对各种长短桩复合地基进行了归类和分析,总结了近年来国内外长短桩复合地基的发展情况,指出长短桩复合地基与传统桩基础相比有很大的优势,具有很大的工程经济效益和社会效益。

概述当天然地基不能满足建(构)筑物对地基的要求时,需要进行地基处理,形成人工地基,以保证建(构)筑物的安全和正常使用。柔性基础复合地基与以往所说的复合地基的区别在于基础刚度的不同,而判别基础是刚性或者是柔性,采用的标准是基础的抗弯刚度ei。柔性基础复合地基正在各类工程中广泛应用,具有极其广泛的前景。

灰土桩复合地基法是一种处理湿陷性黄土地基的一种方法,应用灰土挤密桩可以有效地减小地基沉降,故而其工程应用广泛。通过应用大型通用有限元软件ansys对灰土挤密桩复合地基进行探讨,同时利用有限元程序加以计算,并分析灰土桩单桩复合地基的临界桩长,探讨灰土比、桩径对灰土桩复合地基临界桩长的影响,对于灰土桩的应用和推广具有现实指导意义。

运用长短桩复合地基进行地基加固，是工程领域十分常见的软土地基加固方法，这种加固方法在山区软土地区的地基加固中十分常见。本文通过对长短桩的复合地基进行详细的阐述,对山区软土条件下的复合地基加固方式提出设计方案，提升山区软土地基的承载力，并借助直接检测和间接检测两种方法，对复合地基的加固情况进行全面评析。

现场检测结果表明长短桩组合桩基础可有效地控制基础整体沉降和差异沉降,证实了长短桩复合地基应用的可靠性。

第31卷第6期岩土力学vol.31no.6 2010年6月rockandsoilmechanicsjun.2010 收稿日期：2008-10-08 基金项目：鲁东大学学科建设经费资助。 第一作者简介：周爱军，女，1966年生，硕士，副教授，主要从事建筑结构的研究。e-mail:ldzhaj66@sina.com 文章编号：1000－7598(2010)06－1803－06 cfg桩复合地基褥垫层的试验研究和有限元分析 周爱军1，栗冰2 （1.鲁东大学土木工程学院，山东烟台264025；2.淄博点石建筑工程设计咨询有限公司，山东淄博255086） 摘要：针对cfg桩复合地基褥

沉降是衡量地基工作好坏的一个重要指标,本文用有限元分析软件ansys分析了影响cfg桩复合地基沉降的各种因素,得出一些结论,以供在实际中参考。

针对cfg桩复合地基褥垫层效应问题,通过12根桩的单桩复合地基载荷试验,研究了不同厚度、不同材料的褥垫层对桩土应力比的影响。试验结果表明,褥垫层的厚度和刚度对cfg桩复合地基的桩土应力比均有影响,褥垫层过薄及过厚将使桩的承载力得不到有效发挥。利用有限元软件包ansys,建立了单桩复合地基有限元模型,分析了褥垫层厚度和变形模量对桩土应力比的影响,经与试验数据进行分析比较,得出了与试验结果相一致的结论。通过有限元分析结果与试验结果的对比分析,确定了cfg桩复合地基褥垫层的选用原则,从而为复合地基设计中褥垫层的设计提供了依据。

复合地基研究的关键在于各类复合地基中荷载传递机理、附加应力的分布规律及特点。而对这一问题的研究,以有限元为代表的数值模拟方法,可以模拟复合地基的物理几何特性及各种工况,可以展示整个计算域的应力场和位移场,可以避免模型尺寸、形状、荷载、参数等限制,并且可以模拟室内和现场难以达到的试验条件和试验方案,在工程中有着广阔的应用天地。文中结合高速铁路实际工程概况,应用midas/gts数值模拟软件建立三维有限元模型,进一步对路堤荷载下cfg桩复合地基沉降变形和荷载分担影响因素进行了系统分析,研究了cfg桩复合地基在各个施工阶段对桩帽顶部与桩间土的沉降及受力的影响规律。

本文利用了长短桩复合地基的设计思路进行方案优化,较长的刚性桩贯穿浅层软土将荷载向深层土传递,改善各层土状态以达到较小的沉降变形,较短的柔性桩改善浅层软土承载力,减少沉降,柔性短桩也具有相对于刚性桩造价低的特点,通过一工程案例方案设计,施工过程及施工后跟踪沉降观测,表明长短桩复合地基在处理软土地基中既技术可行,且经济合理,实现了节约资源,降低造价的目的。

采用有限元模型分析了加筋垫层在不同加筋密度和加筋间距下,加筋地基的沉降与加筋垫层的应力扩散,并同试验的实测结果进行了比较,得出了基于有限元分析方法的相关结论。

结合岩溶地基处理的工程实例,利用有限元法对天然地基及水泥土搅拌桩复合地基、cfg桩复合地基、cm三维高强复合地基三种加固方案进行数值模拟,揭示了三种方案加固岩溶地基的变形特性及应力分布。

根据地质情况的不同,阐述了长短桩复合地基的设计理论,并根据长桩作用形式的不同提出了长短桩复合地基的承载力和沉降计算模式,并得到了工程实例的验证。