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竖向受荷超长桩承载变形机理与侧阻软化研究

辛公锋  
【摘要】: 随着高层、超高层建筑和大跨桥梁的建设,具有高承载力优点的超长桩的大量使用成为必然。尽管超长桩被大量使用,但关于超长桩的理论研究却还远远滞后于工程实践。因此,研究超长桩的承载变形机理既是桩基工程理论发展的需要,也是工程界的迫切要求。 本文首先论述了桩基计算理论和超长桩的研究现状,并给予了综合评述。然后应用大型有限元程序,采用土的Drucker-Prazer模型,建立了超长桩分析计算的桩土模型,系统分析了超长桩在竖向荷载作用下的承载机理和变形特性,研究了超长桩的荷载—沉降特性,端阻、侧阻的发挥性状以及超长桩的有效桩长,得出了具有实际指导意义的结论。 然后通过一个具体工程实例的分析,对超长桩的受力性状和变形特性作了进一步的阐述。指出超长桩在工作荷载下表现为摩擦桩,应以沉降变形来确定承载力为宜。超长桩为可压缩性桩,桩身压缩在桩顶沉降中所占比例达到80%以上,在沉降计算中应充分加以考虑。超长桩侧阻和端阻的发挥是异步的,即使是同一土层,其埋深不同发挥程度也是不同的,在承载力的确定中对每一层土应采用不同的分项系数。论文同时指出,在实际工程中采用桩底(侧)后注浆技术以及推广使用tapered桩具有重要意义。 针对超长桩在受荷过程中出现的侧阻软化现象,本文从理论上做了初步探讨。分析了c、φ的异步发挥,土的剪胀性,土单元主应力方向旋转,孔隙水压力以及损伤软化对侧阻发挥的影响。根据工程实际测试结果,提出了发生桩土滑移的桩顶沉降的临界值为0.01D~0.02D,并对发生滑移后桩侧土摩阻力残余强度的确定进行了探讨。在此基础上,建立了均质土层中考虑侧阻软化的超长桩荷载沉降的三折线软化模型,得到了其解析解,并推广到成层土地基。


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