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竖向荷载作用下大直径桩的荷载传递理论及应用研究

肖宏彬  
【摘要】:随着我国高速公路、高速铁路和大跨、高层建筑的发展,上部结构对基础的承载力要求越来越高。大直径桩不但具有很高的承载力和较小的变形,而且还具有使用灵活、计算简洁、施工方便、节省材料等优点,因而被工程上日益广泛地采用为首选的深基础型式。 由于大直径桩的荷载传递机理和变形特征与普通中、小直径桩存在着明显的差异,因此,用中、小直径桩计算理论来分析大直径桩是不合适的。正是由于大直径桩的承载力很高,因而对大直径桩的现场试验研究受到诸多限制,使得试验成果和经验资料相对较少,理论研究也就相对滞后。基于国内外关于大直径桩问题的研究现状,在综合分析的基础上,结合国家自然科学基金课题和湖南省自然科学基金课题的研究,开展了本文的研究工作。通过理论分析、模型试验、现场测试和数值模拟相结合的方法进行研究,主要取得了如下几方面的研究成果和结论: 1)基于荷载传递的双曲线模型和大直径桩的沉降变形特点,提出了大直径桩荷载-沉降关系的解析计算方法。在此基础上,提出了可以考虑桩端沉渣影响的迭代分析方法。根据以上方法得到的计算结果与试验结果进行了对比,证明上述理论具有较好的实用性和可靠性。 2)基于剪切位移法和一维固结理论,研究了考虑固结和地面超载作用下的大直径桩的荷载传递规律,首次提出了考虑地基固结的大直径桩的荷载传递分析的解析计算方法。经过与模型试验和现场测试结果对比,方法是可靠的。 3)根据大直径桩的静载试验特点,改进了桩的荷载-沉降关系预测的GM(1,1)模型,用有限的荷载试验数据预测大直径桩完整的荷载-沉降关系,为大直径桩的沉降和承载力预测提供了合理的方法。 4)应用剪切位移法原理并考虑土的非线性变形影响,提出了多层地基中的大直径桩荷载传递分析的矩阵方法;在此基础上,应用弹性-全塑性模型和三折线软化模型,对多层地基中大直径桩的荷载传递的全过程进行了研究,提出了相应的解析计算方法;同时,根据上述理论,对嵌岩大直径桩的荷载传递进行了研究,提出了相应的分析方法和理论。理论分析结果和实测结果非常吻合。


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