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随着工程建设的蓬勃发展,桩基础得到了越来越广泛的应用。目前桩基础设计计算理论的发展仍落后于工程实践,尤其是针对一些特殊工况下抗压桩的设计计算理论。例如深基坑开挖条件下的桩基设计和堆载作用下的桩基设计,均应高度重视桩身变形及桩侧负摩阻力的影响。本文结合工程实例,采用FLAC3D有限差分软件,分别模拟了深基坑开挖和大面积堆载作用下的桩基轴力、负摩阻力及变形的规律。在模拟上述两个工况前,对桩土接触面设置和参数的取值进行了大量的模拟计算,得到了各接触面参数对模拟结果的影响曲线。在分析基坑开挖对坑底工程桩的影响时,分别探讨了桩间距、桩长、桩径以及修正剑桥模型中土体计算参数值对开挖阶段桩基的影响,得到了不同参数下坑底工程桩的上抬量及其轴力、摩阻力的变化规律。在分析大面积堆载对桩基的影响时,分析了加载顺序、堆载面积、堆载大小、桩顶荷载大小、桩径、桩端土体刚度与强度、桩侧土体刚度与强度对基桩的影响,得到了不同参数下桩身轴力曲线及桩侧摩阻力曲线,并对中性点的位置变化、桩端下刺入量、桩体下拉力进行分析;同时还分析了单侧堆载的大小、位置、面积及加载顺序对桩基侧向挤压的影响规律,得到桩侧变形曲线。得到了以下几项主要研究成果:(1)桩土接触面参数中,桩侧接触面刚度、桩端接触面刚度、桩侧接触面黏聚力对桩身轴力及桩侧负摩阻力的影响较大;接触面内摩擦角及桩端接触面黏聚力对计算结果影响不大。(2)桩基对坑底土体回弹具有一定的限制作用。桩顶上抬量、桩身拉伸值,最大轴力值及土体的回弹量均随桩间距的增加而显著增加,当桩间距增大到8D时,可不考虑群桩效应;随着基桩长度的增大,坑底回弹量和桩顶上抬量均减小,但桩身拉伸量和最大轴力均增大;随着桩径的增大,坑底土体回弹量、桩身最大轴力及桩顶上抬量均减小,但桩侧弯矩的明显增大。(3)在给定的参数范围内,坑底土体回弹量对和的变化比较敏感,桩顶上抬量对膨胀线坡度的变化比较敏感,具体的参数敏感性排序为膨胀线坡度>泊松比>孔隙比>初始固结线坡度>固结系数>黏聚力>临界状态参数。结合本文第三章工程实例,分析比较土层参数均增大10%后的模拟结果可知,桩顶上抬量影响参数排位顺序:固结度>泊松比>内摩擦角>孔隙比>固结线坡度>黏聚力>临界状态参数。坑底土体回弹量影响参数排位顺序:泊松比>内摩擦角>固结度>孔隙比>固结线坡度>黏聚力>临界状态参数。(4)不同加载顺序下,基桩中性点深度存在差异,在相同载荷加载作用下,桩顶荷载较桩周堆载提前施加的工况下,桩身轴力最大,桩顶沉降量也最大,为最不利工况,在工程上应尽量避免。工程中应先施加堆载,然后施加桩顶荷载;桩顶下曳沉降量与桩周堆载和桩顶加载的顺序有关,桩顶最终沉降量并非由桩顶荷载与桩周堆载单独作用下产生的桩顶沉降量的简单叠加。负摩阻力引起的沉降量包括两个部分,一部分为纯碎由负摩阻力产生,另一部分为负摩阻力作用下,桩顶荷载下移中性点位置承受桩顶荷载的桩段缩短所引起的沉降。(5)桩周有大面积堆载作用时,若马上进行桩基静载试验,由于未考虑负摩阻力的时间效应,得到的检测数据值将会偏大,这样可能高估了单桩竖向极限承载力,在桩基检测中应引起高度重视。另外也反映出当前负摩阻力作用下的桩基检测存在一定的缺陷,在桩基静载试验中对基桩极限承载力的检测值容易判断错误,在存在桩周堆载下的桩基静载检测时,应在桩基打入时就及时监测桩顶的高程,在做现场静载试验时,应以此时的桩基沉降量作为静载试验的初始值。