豎向荷載作用下大直徑樁的荷載傳遞理論及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著我國高速公路、高速鐵路和大跨、高層建筑的發(fā)展，上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)的承載力要求越來越高。大直徑樁不但具有很高的承載力和較小的變形，而且還具有使用靈活、計算簡潔、施工方便、節(jié)省材料等優(yōu)點，因而被工程上日益廣泛地采用為首選的深基礎(chǔ)型式。 由于大直徑樁的荷載傳遞機理和變形特征與普通中、小直徑樁存在著明顯的差異，因此，用中、小直徑樁計算理論來分析大直徑樁是不合適的。正是由于大直徑樁的承載力很高，因而對大直徑樁的現(xiàn)場試驗研究受到諸多限制，使

2、得試驗成果和經(jīng)驗資料相對較少，理論研究也就相對滯后?；趪鴥?nèi)外關(guān)于大直徑樁問題的研究現(xiàn)狀，在綜合分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合國家自然科學(xué)基金課題和湖南省自然科學(xué)基金課題的研究，開展了本文的研究工作。通過理論分析、模型試驗、現(xiàn)場測試和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法進行研究，主要取得了如下幾方面的研究成果和結(jié)論： 1)基于荷載傳遞的雙曲線模型和大直徑樁的沉降變形特點，提出了大直徑樁荷載-沉降關(guān)系的解析計算方法。在此基礎(chǔ)上，提出了可以考慮樁端沉渣影響的迭

3、代分析方法。根據(jù)以上方法得到的計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行了對比，證明上述理論具有較好的實用性和可靠性。 2)基于剪切位移法和一維固結(jié)理論，研究了考慮固結(jié)和地面超載作用下的大直徑樁的荷載傳遞規(guī)律，首次提出了考慮地基固結(jié)的大直徑樁的荷載傳遞分析的解析計算方法。經(jīng)過與模型試驗和現(xiàn)場測試結(jié)果對比，方法是可靠的。 3)根據(jù)大直徑樁的靜載試驗特點，改進了樁的荷載-沉降關(guān)系預(yù)測的GM(1，1)模型，用有限的荷載試驗數(shù)據(jù)預(yù)測大直徑樁完整的荷

4、載-沉降關(guān)系，為大直徑樁的沉降和承載力預(yù)測提供了合理的方法。 4)應(yīng)用剪切位移法原理并考慮土的非線性變形影響，提出了多層地基中的大直徑樁荷載傳遞分析的矩陣方法；在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用彈性-全塑性模型和三折線軟化模型，對多層地基中大直徑樁的荷載傳遞的全過程進行了研究，提出了相應(yīng)的解析計算方法；同時，根據(jù)上述理論，對嵌巖大直徑樁的荷載傳遞進行了研究，提出了相應(yīng)的分析方法和理論。理論分析結(jié)果和實測結(jié)果非常吻合。 5)通過直剪摩擦試驗

5、、深井荷載試驗和自平衡靜載試驗等對大直徑樁的荷載傳遞參數(shù)進行了系統(tǒng)的測試和分析，對大直徑樁的荷載傳遞機理進行了進一步的試驗研究，得到了如下結(jié)論： ①在荷載傳遞過程中，樁側(cè)土的性質(zhì)、樁-土相對位移、樁身直徑、樁-土界面條件和樁端條件等均對側(cè)阻發(fā)揮有著重要的影響。 ②在荷載傳遞過程中，側(cè)阻和端阻的發(fā)揮具有深度效應(yīng)，且對于大直徑樁，側(cè)阻和端阻發(fā)揮的臨界深度均為樁徑的10倍左右。 ③側(cè)阻和端阻在荷載傳遞過程中，具有相互強

6、化作用，這對指導(dǎo)設(shè)計和施工具有重要的工程意義。 ④對于大直徑樁，其尺寸效應(yīng)(樁身直徑和樁端直徑)對側(cè)阻和端阻的影響是不可忽略的，這也是大直徑樁和中、小直徑樁荷載傳遞的根本區(qū)別之所在。 ⑤當(dāng)有軟弱下臥層存在時，軟弱下臥層對樁的承載力的影響是很大的，因此，必須保證持力層有足夠的厚度。大直徑樁的端阻持力層的臨界厚度約為樁端直徑的10倍左右。 6)以上所提出的分析方法均編制了相應(yīng)的計算機程序，以便于實際應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，