自从改革开放以来,国家经济得到飞速发展,科学技术得到飞速进步,应时代需要,经济发展需要,人民生活需要,越来越多的大跨径大桥被修建起来。大桥的建设离不开桥墩基础,随着技术的发展,沉井技术被逐渐应用到桥墩修建之中,沉井有着整体性好,稳定性好,既是基础又是施工时的挡土挡水结构物,但沉井对施工要求较高,下沉时会遇到突沉,倾斜,难沉的问题。目前所建沉井尺寸越来越大,这需要施工中对沉井下沉的精度把握更准确,需要对沉井下沉规律了解的更加充分,但目前对超大型沉井的研究较少,若掌握沉井下沉过程中刃脚承载力变化规律,便能通过刃脚承载力的变化了解沉井下沉的规律,为今后沉井施工提供参考依据,通过监测刃脚承载力变化,及时做出调整,避免沉井突沉,倾斜等问题的发生。本文以中国铁路总公司科技研究开发课题——《超深大截面沉井设计与施工关键技术研究》为依托,以沪通长江大桥29#主墩沉井为背景,通过室内缩尺模型试验与现场刃脚土压力分析的手段,对沉井下沉过程中,刃脚承载力空间分布特性进行研究。得到主要结论如下:(1)得到刃脚踏面有效应力受沉井下沉深度,下沉速率,突沉,倾斜度影响的变化规律。同一面上所有测点测得有效应力变化趋势大体上是相同的。随着下沉深度的增加,刃脚踏面有效应力表现为波动下降趋势,当沉井停止下沉后,踏面有效应力有所回升。模型下沉速率低时,刃脚踏面有效应力上升,当下沉速率加快,有效应力又迅速降低。模型遭遇突沉时,突沉前踏面有效应力会上升,突沉后会迅速降低。当沉井倾斜量改变时,沉井对侧两边,下沉速率加快一侧有效应力变小,下沉速率减小一侧刃脚有效应力变大。通过此规律,工程中可通过监测刃脚踏面有效应力变化,了解沉井下沉状态。(2)根据模型试验,分析得出沉井下沉过程中,刃脚踏面有效应力空间分布规律,以长边中点处有效应力为基准应力P,得到沉井整体受力增大系数为,长边四分之一点和短边中点处有效应力2.5P,短边四分之一点处有效应力4P,角点处有效应力7P。29#主墩沉井刃脚踏面所得数据以及Geu-guwen Yea对气动沉箱的监测结果,与试验结果相对比,也与此结论规律一致。(3)得到刃脚斜面有效应力变化规律。在下沉初期所测得刃脚斜面有效应力变化不大,波动变化范围在5kPa以内。在整个下沉过程中,刃脚踏面与斜面的有效应力变化趋势相反,当沉井下沉缓慢时,刃脚斜面有效应力减小,踏面有效应力上升,下沉加快时,刃脚斜面有效应力增加,踏面有效应力降低。(4)得到刃脚斜面与踏面有效应力关系曲线。得到距离踏面内边缘水平距离与斜面有效应力的关系曲线,拟合曲线为三次曲线,工程中可通过测量踏面处有效应力,与斜面处泥面高度,从而计算出斜面有效应力。(5)试验得到刃脚踏面承载力分布规律,符合二次曲线y=a~2+(7(7的形式分布,并计算出各边有效应力平均值点位置,若侧面边长为2L,则有效应力均值点在距中心0.58L处,并根据拟合曲线求得刃脚同一位置处踏面与斜面平均有效应力比值为4:1,对沉井刃脚阻力计算,将刃脚踏面与斜面分别计算更为合理。