随着我国大型桥梁工程的迅速发展,对基础埋深和尺寸的要求越来越高。目前,地基承载力理论与工程实践差距较大,对超深超大基础地基承载力还需深入研究。以常泰长江大桥为依托工程,主航道桥为双塔双索面双层公铁两用大跨度斜拉桥主墩沉井基础为工程背景,对超深超大圆端形沉井基础的三维地基承载力做进一步研究。本文主要采用理论分析推导、数值模拟试验和离心机模型试验,对超深超大沉井基础的三维地基承载力开展深入研究,主要研究内容如下:(1)根据现有的地基承载力理论公式和规范方法对三维圆形基础进行承载力理论推导,采用弹性力学空间轴对称问题汉克尔变换求解法,利用MATLAB软件编程求解出圆形基础底部对应1/4倍直径深度位置的界限荷载P1/4,参照条形基础承载力计算公式,采用形状系数建立了三维圆形基础界限荷载P1/4的简化公式,基于面积等效原则,该公式可推广应用到任意形状下的地基承载力计算。(2)在理论分析的基础上,采用有限元数值模拟分析方法,分别对条形基础和圆形基础开展数值模拟试验研究,结果表明:条形基础承载力数值解与解析解完全一致,圆形基础承载力数值解与公式结果也吻合较好,可见,本文提出的三维地基承载力计算公式是合理可靠的。(3)根据依托工程特点,设计了离心机模型试验方案和有限元数值模拟试验,综合评估依托工程沉井基础在工程荷载作用下的整体沉降变形和地基承载力。结果表明:沉井基础在28万吨上部荷载施加完毕后,离心机模型试验原型地基土体沉降量平均为203.16mm;有限元数值模拟地基沉降量为217.12mm,在加载到极限荷载时,荷载沉降曲线都没有明显的拐点,沉降量变化非常平稳;离心机模型试验与数值模拟试验关于地基承载力得到的容许地基承载力结果基本一致,分别为 2.1MPa 和 2.24MPa。(4)根据沉井底部土体实际应力状态,研究了深部土体压缩模量的取值,并采用规范分层总和法对沉井基础在恒载作用下进行了沉降分析,结果表明,采用实际应力状态进行压缩模量取值计算得到的沉降值为218mm,与离心机模型试验和有限元数值模拟计算结果比较一致,且采用三维承载力公式计算得到的地基承载力为1.82MPa比离心机模型试验和有限元数值模拟结果小,地基承载力均满足设计要求,可见,三维地基承载力公式在该依托工程中得到的结果是合理的。图[92]表[23]参[54]