帶帽PTC型剛性疏樁復合地基理論研究遠落后于工程實踐,工作機理尚不十分清楚,也沒有現(xiàn)成的設計理論和設計方法!稁盤TC型剛性疏樁復合地基荷載傳遞機理及設計方法研究》緊密結合工程實踐,通過現(xiàn)場足尺試驗、理論分析和數(shù)值模擬,深入系統(tǒng)地研究帶帽PTC型剛性疏樁復合地基加固深厚軟基的工作機理,研究了樁長、樁體中心間距、樁帽大小、墊層材料及厚度等因素的影響,分析了帶帽PTC型剛性疏樁復合地基沉降計算方法,提出了帶帽PTC型剛性疏樁復合地基初步設計和優(yōu)化設計方法!稁盤TC型剛性疏樁復合地基荷載傳遞機理及設計方法研究》不但對帶帽PTC型剛性疏樁復合地基設計和施工有指導意義,而且助于帶帽剛性疏樁復合地基進一步的推廣和應用。
《帶帽PTC型剛性疏樁復合地基荷載傳遞機理及設計方法研究》可供土木工程、巖土工程、道路工程等專業(yè)的工程技術人員及科研人員使用,亦可供高等學校相關專業(yè)的師生參考。
復合地基技術已經(jīng)廣泛應用于建筑工程、交通工程、水利工程及市政工程等與土木工程相關的各個領域,特別是在沿海地區(qū)各類超軟、深厚軟土地基上修建高速公路、鐵路、大型油罐和深基坑開挖中,復合地基技術更加得到了長足發(fā)展,各種樁型特別是剛性樁在復合地基技術中的應用日益增多。
盡管復合地基技術在土木工程中的廣泛應用促進了復合地基理論的發(fā)展,但是復合地基理論還是遠落后于復合地基工程實踐,特別是對于路堤荷載下復合地基沉降計算的理論分析。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展,在深厚軟土地基上修建的高速公路、鐵路越來越多,在工程實踐中遇到的主要問題是路堤工后沉降問題,如何解決路堤沉降變形就成為當前巖土界十分關注的問題,因此,加強路堤下復合地基沉降計算理論和方法研究就顯得極為重要和迫切。
深厚軟土地基處理技術按沉降控制設計越來越普遍,控制沉降本身就意味著改變土層中的附加應力,但究竟采用何種樁型的復合地基形式,以及什么樣的樁長,才能經(jīng)濟而有效達到這一目的,這是當前巖土工程界普遍關心的問題。因此,按沉降控制設計是以控制地基的沉降量為原則、讓樁間土體主動承載并盡可能承擔更多的荷載、發(fā)揮樁土共同作用的一種設計方法?爻潦铇稄秃系鼗且环N以控制地基沉降量為目的、疏化樁間距的剛性樁復合地基,這種復合地基利用樁體來控制地基沉降(樁體屬摩擦樁型,一般是采用剛性樁如混凝土樁、預制樁等形式),應用前景廣闊。
PTC型剛性樁作為預應力混凝土樁,其功效和優(yōu)勢在建筑工程樁基中已得到肯定,將其應用于高速公路處理深厚軟土地基工程也越來越多。在已有的各種樁型復合地基技術和樁基技術的基礎上,南京河海交通基礎技術有限公司將配置樁帽的PTC型剛性樁應用于高速公路處理深厚軟土地基工程中。通過試用,帶帽PTC型剛性樁處理深厚軟土地基,具有處理技術先進、經(jīng)濟效益顯著、施工安全可靠等優(yōu)點,應用推廣前景可觀,但是對其還沒有合適的設計方法和規(guī)程規(guī)范,F(xiàn)有的設計主要是借鑒摩擦疏樁技術,按照控制沉降設計理論,采用疏化樁間距的設計方法,使用摩擦樁充分發(fā)揮樁土共同作用,但是,對帶帽PTC:型剛性疏樁復合地基作用機理還缺乏深入了解,對其承載能力、沉降變形、荷載傳遞、樁土應力比及樁土間相互作用等力學性狀還沒有分析清楚;帶帽PTC型剛性疏樁復合地基沉降計算也沒有成熟的方法,初步設計的依據(jù)及設計時如何考慮樁土荷載分擔比、樁土應力比才能使樁土共同作用達到最佳狀態(tài)都還沒有合適的理論;帶帽PTC型剛性疏樁復合地基的樁長、樁帽大小、樁間距、墊層材料及厚度等方面的確定都還依賴于設計者的經(jīng)驗。因此,加強帶帽PTC型剛性疏樁復合地基荷載傳遞機理研究,具有重要意義和現(xiàn)實意義。
本書由南昌航空大學雷金波和華東交通大學鄭明新共同撰寫而成。在此,感謝江蘇省交通基礎技術工程研究中心提供的試驗場地和給予的幫助!感謝國家自然科學基金項目(51268048、51768047)、江西省自然科學基金項目(20171BAB206059)、江西省教育廳科研基金項目(GJJ14527、GG08226)和南昌航空大學科研基金項目(EA200500147)等資助!感謝南昌航空大學土木建筑學院領導和老師的關心和幫助!感謝南昌航空大學學術文庫出版基金資助!感謝楊金尤、李壯狀、廖幼孫等研究生為本書的出版所付出的辛勤勞動!
1 緒論
1.1 研究背景
1.2 復合地基概述
1.2.1 復合地基的概念
1.2.2 復合地基的分類
1.2.3 復合地基的形成條件
1.2.4 復合地基的作用
1.2.5 復合地基的破壞模式
1.3 剛性樁復合地基應用研究現(xiàn)狀
1.3.1 室內(nèi)外試驗研究
1.3.2 理論研究
1.3.3 數(shù)值模擬研究
1.4 復合地基沉降計算方法
1.4.1 數(shù)值計算方法
1.4.2 工程簡化計算
1.5 本書主要研究內(nèi)容
1.6 研究意義與研究思路
1.6.1 研究意義
1.6.2 研究思路
2 帶帽PTC型剛性疏樁復合地基現(xiàn)場足尺試驗研究
2.1 試驗目的
2.2 試驗概況
2.2.1 地質(zhì)條件
2.2.2 試驗內(nèi)容
2.2.3 試驗設計
2.2.4 儀器測試原理與儀器埋設
2.2.5 試驗設備與試驗方法
2.2.6 各樁基極限承載力的估算
2.3 試驗結果整理
2.3.1 各樁靜載試驗結果
2.3.2 樁身軸力測試結果
2.3.3 樁周土壓力測試結果
2.3.4 樁側摩阻力分布
2.3.5 樁土荷載分擔比與樁土應力比
2.3.6 剖面沉降觀測
2.4 試驗結果分析
2.4.1 荷載一沉降曲線
2.4.2 樁身軸力分布特征
2.4.3 樁周土壓力分布特征
2.4.4 樁側摩阻力的分布特征
2.4.5 樁土荷載分擔比與樁土應力比
2.4.6 剖面沉降觀測
2.5 現(xiàn)場試驗與原型觀測比較
2.6 有帽樁與無帽樁復合地基試驗比較
2.6.1 試驗設計
2.6.2 測試內(nèi)容
2.6.3 結果分析
2.6.4 有、無樁帽以及不同墊層形式對疏樁復合地基沉降變形的影響
2.7 本章小結
3 帶帽PTC型剛性疏樁復合地基沉降計算方法分析
3.1 高速公路路堤沉降變形特點及軟基處理方案分析
3.1.1 高速公路路基沉降變形特點分析
3.1.2 高速公路深厚軟土地基處理方案分析
3.2 PTC型控沉疏樁復合地基沉降計算模型的確定
3.2.1 帶帽樁復合地基思路形成過程
3.2.2 帶帽剛性疏樁復合地基變形及作用機理分析
3.2.3 沉降計算模型的確定
3.3 沉降計算模式的確定
3.3.1 復合地基模式
3.3.2 樁帽間土體沉降模式
3.3.3 樁基沉降簡化計算模式
3.4 PTc型控沉疏樁復合地基沉降計算及結果分析
3.4.1 復合地基沉降計算結果
3.4.2 三種沉降模式計算結果比較分析
3.4.3 長樁型與短樁型控沉疏樁復合地基沉降計算
3.5 本章小節(jié)
4 帶帽PTC型剛性疏樁復合地基荷載傳遞機理研究
4.1 剛性樁復合地基褥墊層的作用
4.1.1 基礎下設置褥墊層的必要性
4.1.2 褥墊層的作用
4.2 帶帽剛性疏樁復合地基復合樁土應力比的計算與分析
4.2.1 樁土應力比與復合樁土應力比
4.2.2 基本假設
4.2.3 計算模型的建立
4.2.4 復合樁體變形協(xié)調(diào)方程的建立及求解
4.2.5 影響因素分析及工程算例
4.3 帶帽單樁樁體與樁帽下土體相互作用分析
4.3.1 基本假設
4.3.2 計算模型的建立
4.3.3 方程建立與求解
4.3.4 工程算例及其力學性狀分析
4.4 帶帽單樁復合地基樁土相互作用分析
4.4.1 基本假設
4.4.2 計算模型的建立
4.4.3 方程建立與求解
4.4.4 工程算例及帶帽單樁復合地基樁土力學性狀分析
4.5 本章小節(jié)
5 帶帽PTC型剛性疏樁復合地基力學性狀有限元分析
5.1 有限元法概述
5.2 有限元分析內(nèi)容及計算工況
5.2.1 有限元分析內(nèi)容
5.2.2 各種影響因素及其計算工況
5.3 有限元計算模型的建立
5.3.1 材料本構模型
5.3.2 有限元計算模型網(wǎng)格
5.3.3 材料參數(shù)選擇
5.3.4 接觸面處理
5.3.5 邊界條件
5.4 成果分析
5.4.1 群樁效應分析
5.4.2 有、無樁帽的影響分析
5.4.3 墊層厚度及材料的影響分析
5.4.4 樁長的影響分析
5.4.5 復合面積置換率的影響分析
5.4.6 加固區(qū)和下臥層土體變形模量的影響分析
5.4.7 基礎剛度的影響分析
5.4.8 試驗荷載水平的比較與分析
5.4.9 試樁力學性狀分析
5.5 路堤下帶帽剛性疏樁復合地基力學性狀平面有限元分析
5.5.1 分析內(nèi)容
5.5.2 有限元計算模型的建立
5.5.3 材料本構模型的選擇
5.5.4 邊界條件的確定
5.5.5 計算參數(shù)
5.5.6 計算結果與分析
5.6 本章小節(jié)
6 帶帽PTC型剛性疏樁復合地基優(yōu)化設計
6.1 PTC管樁在高速公路軟基處理中的適應性研究
6.2 復合地基兩種設計思路
6.2.1 承載力控制設計
6.2.2 沉降控制設計
6.3 帶帽PTC型剛性疏樁復合地基優(yōu)化設計
6.3.1 沉降控制設計理論
6.3.2 帶帽PTC型剛性疏樁復合地基設計步驟與設計內(nèi)容
6.3.3 帶帽PTC型管樁樁復合地基的初步設計
6.3.4 帶帽PTC型剛性疏樁復合地基優(yōu)化設計方法
6.4 本章小節(jié)
參考文獻