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(guó)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(duì)基礎(chǔ)的承載力要求越來(lái)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(jì)算簡(jiǎn)潔、施工方便、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)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(jì)算理論來(lái)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(duì)大直徑樁的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究受到諸多限制，使

2、得試驗(yàn)成果和經(jīng)驗(yàn)資料相對(duì)較少，理論研究也就相對(duì)滯后?；趪?guó)內(nèi)外關(guān)于大直徑樁問(wèn)題的研究現(xiàn)狀，在綜合分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)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(kāi)展了本文的研究工作。通過(guò)理論分析、模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法進(jìn)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(xiàn)模型和大直徑樁的沉降變形特點(diǎn)，提出了大直徑樁荷載-沉降關(guān)系的解析計(jì)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(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，證明上述理論具有較好的實(shí)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(jì)算方法。經(jīng)過(guò)與模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果對(duì)比，方法是可靠的。 3)根據(jù)大直徑樁的靜載試驗(yàn)特點(diǎn)，改進(jìn)了樁的荷載-沉降關(guān)系預(yù)測(cè)的GM(1，1)模型，用有限的荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)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(cè)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(xiàn)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(xiàn)軟化模型，對(duì)多層地基中大直徑樁的荷載傳遞的全過(guò)程進(jìn)行了研究，提出了相應(yīng)的解析計(jì)算方法；同時(shí)，根據(jù)上述理論，對(duì)嵌巖大直徑樁的荷載傳遞進(jìn)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(shí)測(cè)結(jié)果非常吻合。 5)通過(guò)直剪摩擦試驗(yàn)

5、、深井荷載試驗(yàn)和自平衡靜載試驗(yàn)等對(duì)大直徑樁的荷載傳遞參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試和分析，對(duì)大直徑樁的荷載傳遞機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步的試驗(yàn)研究，得到了如下結(jié)論： ①在荷載傳遞過(guò)程中，樁側(cè)土的性質(zhì)、樁-土相對(duì)位移、樁身直徑、樁-土界面條件和樁端條件等均對(duì)側(cè)阻發(fā)揮有著重要的影響。 ②在荷載傳遞過(guò)程中，側(cè)阻和端阻的發(fā)揮具有深度效應(yīng)，且對(duì)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(guò)程中，具有相互強(qiáng)

6、化作用，這對(duì)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工具有重要的工程意義。 ④對(duì)于大直徑樁，其尺寸效應(yīng)(樁身直徑和樁端直徑)對(duì)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(shí)，軟弱下臥層對(duì)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(jì)算機(jī)程序，以便于實(shí)際應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，