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在桩基工程领域,随着工程建设规模扩大、工程条件的日趋复杂,对基础桩的承载力和变形控制均提出了更为严格的要求。伴随着施工技术的推陈出新、桩基础设计评价方法的改进完善,采用大直径桩和长桩的建设工程项目愈来愈多。在广泛采用大直径长桩的同时,对竖向荷载的基桩荷载传递分析及承载力研究,已取得了诸多有价值的成果。但围绕大直径长桩荷载传递特征、承载力的可靠评价、岩土设计参数取值等方面,仍迫切需要从理论与工程实践结合和技术应用角度,提出更为科学、合理、安全和适用的研究方法、评价手段和设计施工参数。本文根据大量的桩基静载荷试验资料,采用理论分析、数值计算、统计分析、工程类比等方法,针对大直径钻孔灌注长桩承载性状进行研究和工程验证分析。主要的研究工作内容包括:
一、在国内外已有相关研究成果基础上,针对北京地区为代表的非均质交互沉积地基土层特点,从大量工程桩基静载荷试验资料出发,系统分析研究大直径长桩的承载性状特征。
二、结合对大量桩基载荷试验成果的分析,提出适用于非均质交互土层地基中钻孔灌注长桩的荷载传递分析方法。考虑层状地基土层、桩长与桩径、土层埋深、后压浆等因素,改进荷载传递函数,建立荷载传递参数的目标优化方法及预估单桩承载力方法。通过对实际工程计算分析,表明本文建立的荷载传递模型和提出的参数优化方法,反映了非均质交互沉积地基土层中单桩竖向荷载传递规律,可相对简便、可靠地估算单桩极限承载力。
三、根据多个场地现场桩基试验结果,对长桩荷载-变形性状、荷载传递特征进行了数值模拟计算分析。通过对不同桩径、桩长的计算对比,分析常规数值计算的不足以及影响计算结果可靠性的关键因素,并提出了基桩荷载-变形数值分析中的地基土模量修正方法。采用修正改进的数值计算模型参数,能够模拟分析长桩荷载传递特征,计算得出的单桩荷载-沉降、桩身内力和变形等的变化规律和结果,与现场实测基本相符,从而为非均质互层地基条件下估算基桩承载力、确定合理桩长及桩侧和桩端阻力,提供可靠的研究手段与分析方法。
四、针对后压浆桩设计中如何确定桩端、桩侧阻力的难点问题,参照现行的桩基设计技术标准所规定的方法,结合北京地区大量现场后压浆桩的静载荷试验结果,采用统计分析、工程类比等方法,提出与北京地区岩土工程条件相适宜的桩端、桩侧阻力提高系数值。
五、通过总结采用后压浆工艺灌注桩的载荷试验和测试结果,分析桩长、桩径、施工条件等因素对桩基侧阻力、端阻力增强系数的影响,同时结合后压浆增强系数,对数值模拟方法的改进进行了研究和探讨。