超长群桩沉降计算分析及模型试验研究.pdf

摘要随着我国经济的迅速发展和综合国力的大幅提升,大型桥梁及高层建筑建设发展迅猛,为使得地基承载力及桩的变形满足设计要求,其大多采用超长群桩基础,与普通群桩相比,影响超长群桩受力变形性状的因素更为复杂,尽管国内外众多学者已对超长群桩基础进行了大量的理论及试验研究并取得了丰硕的理论和实际成果,但其荷载传递机理及变形特性仍缺乏较为系统深入的研究,因此,本文结合交通运输部科技示范工程项目攻关课题之一“深厚软土区超长大直径超长灌注桩设计与施工技术研究保永砺酆褪匝榱礁龇矫娑猿ぷ的荷载传递特性及沉降性状进行较为全面、深入的研究,以期提出一种可全面考虑地基复杂性的群桩基础沉降的混合计算方法,并探讨群桩基础的荷载传递特性及沉降性状的影响因素。本文首先综述了目前国内外关于竖向荷载作用下群桩基础及超长群桩基础沉降的总体研究现状,并重点总结了目前主要的群桩沉降计算方法。在此基础上,采用剪切位移法来考虑桩周土体应力的横向传递作用,根据荷载传递法分析群桩中基桩荷载的竖向传递作用,考虑群桩间遮帘效应,,并针对均质与非均质地基分别进行求解,从而建立了一种可较好反映桩周土体的非均质性及群桩各桩间相互作用的混合计算模型。设计并完成了超长单桩、超长带台单桩及超长群桩的室内模型承载试验,通过量测各级荷载作用下桩身轴力、承台板底土体反力及桩顶沉降,探讨了单桩、带台单桩及群桩的荷载传递机理与沉降性状,结果表明,单桩甋曲线呈陡降型,带台单桩及群桩猄曲线呈缓变型;单桩桩身轴力、摩阻力沿深度的变化规律与带台单桩及群桩有明显差异;带台单桩承台板角处土体先于板边中心处及桩边处土体发生破坏,群桩承台板底土体破坏变形规律与带台单桩基本相似。另外,本文基于沉降试验实测结果验证了本文理论计算方法的准确性。最后,采用有限元分析软件⒘司实鼗腥鹤〉娜扑隳P停治鎏教至俗长径比、桩间距及土体弹性模量等因素对群桩基础沉降的影响,结果表明,随着长径比、桩间距及土体弹性模量的增大,群桩沉降均逐渐减小,但不同因素影响下的群桩沉降变化趋势不完全相同,这些结论可为实际工程提供一定的理论参考。关键词:群桩基础;沉降计算;混合法;室内模型试验;捣治超长群桩沉降计算分析及模型试验研究
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第滦髀概述.〉。在我国,。而到了汉朝年间,先人已经懂得采用木桩基础来支承桥梁。考古研究表明,我国很多地方存在着先人采用木桩基础来支承房屋、桥梁以及挡水坝的遗址⋯。由于木材的匮乏,自上世纪年代后,我国基本上不再使用木桩。自二战以后,尤其是暌院蠛暌岳矗孀盼夜玫母咚僭长,中国出现了大规模的用桩时期。据相关资料统计【,我国已有数万幢高层基桩采用桩基础作为其主要基础形式,,最大桩长为S氪送保夜そ⒒坪拥却蠼蠛由已先后建设了许多采用桩基础的大型及特大型桥梁,如江苏苏通长江大桥采用的的钻孔灌注桩桩径为~の~。另外,城市中高架桥的建设也大量采用了灌注桩、预制桩等桩型,并且为满足承载力和变形要求,桩的几何随着我的大幅提高,大型桥梁及高层建筑建设发展迅猛,因此具有施工方便、承载力高、沉降量小而均匀等突出特点的超长钻孔灌注桩的使用量急剧增加,例如杭州湾跨海大桥北航道采用的钻孔灌注桩长达住1韑【为我国工程建设中部分超长桩的使用情况。我国已经是超长桩的使用大国,但由于影响超长桩的受力机理的因素众多,目前对超长桩的研究尚存在下列问题:尺寸不断的增大。表夜こ探ㄉ柚胁糠殖ぷ氖褂们榭硕士学位论文
.ぷ幕靖拍ぷ暮稍卮ǖ菪宰椿购懿磺宄“,其设计仍采用常规的计算算理论进行。现行规范中均假定桩侧摩阻力和桩端阻力同时达到极限状态,再结合安全系数确定其竖向承载力。而实际上,超长钻孔灌注桩的侧摩阻力与端阻力并非同时发挥,两者具有不同步性。若沿用旧有理论,往往会因减少沉降而追求较好的持力层从而将桩设计过长,造成基桩向长大方向盲目发展。ぷ亩ㄒ逡约氨阌谑导什僮鞯慕缍ㄈ悦挥卸郏煌难д咛岢隽瞬同的看法,工程中常以桩长、长径比来确定,但此确定方法也因个人理解不同而相差甚远抻谀壳暗纳璞讣际跛剑9娴募釉叵低衬岩允故宰锏郊蕹性刈态,且试验耗费巨大,这使得超长桩的试验研究受到很大限制,因此,超长桩的静载荷试验研究仍亟需进一步深入。可见,目前关于超长桩的设计仍存在诸多问题,为建立一种符合超长桩实际受力变形机理的设计计算方法,深入研究超长桩的荷载传递机制显得尤为重要。目前,对于超长桩的判断标准仍没有定论,在学术界,不同的学者亦提出了不同的看法。赵锡宏咳衔Wご笥桩即可判定为超长桩;随后,阳吉宝、胡