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在砂土地区,通常使用摩擦桩来加固地基,由于桩侧表面与地基土的摩擦作用决定了桩的承载力大小,而桩-土界面的工作特性对摩擦作用的发挥又有显著影响,因此,为了探究桩-土界面剪切力学特性、剪切带的发展规律以及解决砂土与混凝土接触面计算中的力、粗糙度耦合问题,通过自主研发的大型可视化界面剪切试验装置结合细观拍照和图像处理技术,并辅以ABAQUS有限元软件,开展不同法向应力（50k Pa、75k Pa、100k Pa）和不同粗糙度（0mm、0.393mm、0.720mm）影响下的桩-砂土接触面剪切试验,结果表明:（1）随着法向应力和粗糙度的增加,剪应力峰值及其位移、弹性阶段的斜率也呈递增趋势,当粗糙度R>0.393mm时,应变软化现象越明显,此时,剪应力增幅和峰值会明显增加;低法向应力条件下,比例界限位移受粗糙度影响较小,极限剪切位移受粗糙度影响大较大;高法向应力条件下,比例界限位移受粗糙度影响较大,极限剪切位移受粗糙度影响较小,粗糙度对残余强度临界位移影响较小。因此,在合理范围内改变桩侧表面粗糙度可有效提高接触面强度,从而提高桩基的极限承载力。（2）法向应力和粗糙度越大,剪切带内砂颗粒的运动越明显,但是低法向应力对接触面法向位移的影响程度较小,在低粗糙度条件下,剪胀速率更易达到稳定,当粗糙度R>0.393mm时,砂颗粒法向位和水平位移增加速率较R≤0.393mm时明显提高;法向应力和粗糙度是剪切带厚度变化的主要影响因素,剪切带的发展规律受剪切方向的影响显著。（3）剪应力-剪切位移关系曲线符合双曲线模型规律,且表达式参数Ksi、τu与σn呈线性相关,再考虑粗糙度R对模型参数影响的基础上,提出了可以实现不同法向应力、不同粗糙度耦合的砂土-混凝土接触面力学传递计算模型。（4）ABAQUS模拟结果显示,砂土内部各位置的应力和位移随着粗糙度的增大而增大,且当剪切位移大于5mm后,砂土内部各个位置的应力和位移变化明显减弱;随着剪切推进,靠近接触面产生了一条不均匀的剪切滑动带,在此滑动带内砂颗粒位移幅度较大,且剪切滑动带厚度随着粗糙度的增大而增大。论文通过分析粗糙度对剪切过程桩土接触面比例强度、剪切强度、残余强度的影响水平,判别桩土体系的破坏规律,结合到实际工程中的桩侧受压情况,可为预制最低经济成本、最优承载能力的桩基提供理论依据;论文提出的修正双曲线经验方程可将不同粗糙度结构表面复杂的荷载传递过程进行简化,进而为接触面力学传递计算提供理论指导;同时,对剪切带的发展规律研究可为桩基础受荷载作用时,判断地基土的变形趋势和破坏范围提供指导方法。该论文有图66幅,表9个,参考文献91篇。