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超长桩承载性状研究

方鹏飞  
【摘要】: 近年来,在上海、宁波、温州等深厚软土地区,随着中、高层建筑及大跨度桥梁的迅猛增多,超长大直径钻孔灌注桩以其具有较高单桩承载力的优点在工程上应用数量急剧增多。 尽管超长桩已被大量使用,但对这类桩的荷载传递机理到目前为止还很不清楚,超长桩的设计仍按普通桩的计算理论进行,迄今还没有符合实际的计算方法。超长桩的现行规范设计法并非建立在超长桩的承载变形机理深入研究的基础之上,存在理论与实际之间的矛盾,因此,开展超长桩承载性状研究和提出超长桩合理的设计方法不仅是桩基理论自身发展的需要,更是工程界的迫切要求。 首先,在国内外众多学者研究工作的基础上,对超长桩工程性状特征进行了总结。同时对桩基沉降理论的国内外研究现状进行了分析。 其次,针对超长桩的受力特性,利用荷载传递法对超长单桩进行了非线性分析,其中桩侧摩阻力采用双曲线模型;桩身混凝土采用Kent—Park本构模型;考虑了沉渣对桩端阻力和桩端沉降关系的作用。详细分析了沉渣和桩身弹塑性对超长单桩沉降非线性性状的影响。 第三,利用轴对称有限元法对均质、成层土中超长桩的承载性状开展研究。程序中考虑了桩身混凝土的弹塑性,土体采用Mohr—Coulomb本构模型,用接触面单元模拟桩土的相互作用。 主要分析了桩土模量比、桩端土与桩侧土模量比、长径比等因素对超长桩荷载—沉降关系、桩侧摩阻力的发挥性状、桩身轴力的传递性状以及桩身塑性变形发挥性状的影响。根据分析结果,提出了最优长径比的概念;同时从桩身刚度的角度对超长桩进行了理论上的定义。 第四,主要分析了堆载加载法、锚桩反力加载法对试桩承载性状的影响。堆载加载法中影响试桩承载性状的因素主要包括:堆载对基准点的影响;负摩阻力的影响;附加摩阻力的影响;土体压密的影响。利用有限元法研究了锚桩与试桩距离对试桩荷载—沉降关系、桩侧摩阻力发挥性状、桩身轴力传递特性和桩身塑性变形发挥性状的影响。 第五,在对现行规范桩基设计方法综合分析的基础上,指出了其中存在的一些问题。针对超长桩的荷载传递特性,指出了超长桩设计需注意的一些问题;同时提出了超长桩变形协调设计法。该方法考虑了超长桩受力和变形的相互协调,在理论上更合理。 浙江大学博士学位论文 超长桩承载性状研究 方鹏飞2003年5月 最后,对温州一具体工程实例进行分析。计算和实测结果基本规律相似,说 明用有限元法分析桩基承载性状是可行的。同时对荷载一沉降曲线、桩身轴力和 桩侧摩阻力的实测结果进行了分析,得出了一些有益的结论。


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