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本文在总结和阐述现有被动桩土压力理论、试验成果和计算方法的基础上,采用有限元方法和室内土槽模型试验对被动桩的极限阻力和极限位移展开了初步的研究。 首先,总结了被动桩的研究现状及常见的工程问题,介绍了被动桩现有的各种土压力理论、试验成果和计算方法,总结了被动桩极限阻力的几种计算公式。论证了进行本文工作的必要性。 其次,应用平面应变有限元程序结合土体的理想弹塑性模型分析被动桩极限阻力的影响因素。通过有限元分析发现,除了目前大家所熟悉的桩径D和土体的粘聚力c、内摩擦角φ对桩的极限阻力有影响外,土体的弹性模量E和泊松比υ对极限阻力也有影响,尤其是泊松比υ的影响在极限阻力计算时宜给予考虑。并根据有限元的计算结果,提出了可以考虑土体的泊松比υ及粘聚力c、内摩擦角φ、桩径D等因素的极限阻力计算公式F_u(z)=f(D,σ_h,c,φ,ν)。然后将本文提出的桩极限阻力计算公式和以往的计算公式进行了比较,验证本文公式的合理性。并讨论了“圆型截面桩”与“矩形截面桩”极限阻力计算公式的近似转换。 鉴于传统的土槽模型试验难以真实地反映实际应力水平下原型桩的性状,本文提出一种新的方法,对以往的土槽模型试验设备进行了改进,制做了一套新的设备。本文所建议的模型试验方法克服了以往土槽模型试验的缺点。然后通过土槽模型试验研究了被动桩的极限阻力,对本文所提出的桩极限阻力计算公式进行了验证。 给出了被动桩极限位移X_u的定义,并通过分析得出,研究被动桩的极限位移X_u,对被动桩使用中的安全检测及被动桩的设计,都具有一定的参考意义。通过有限元法和模型试验,对被动桩的极限位移的大小及其影响因素进行了研究,提出了极限位移的计算公式X_u(z)=f(D,σ_h,c,φ,E,ν)。然后通过模型试验对本文提出的极限位移公式进行了验证。并讨论了“圆型截面桩”与“矩形截面桩”极限位移计算公式的近似转换。最后,在本文前面分析的基础上,提出了确定被动桩桩侧阻力分布型式的方法,与前人的经验方法相比,本文方法是具有一定的理论依据的,但其准确性有待进一步验证。