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近年来,有关桩基承载特性的研究越来越多。我们从中可以发现:目前在单桩静载荷试验的数据分析中,往往忽略了实际加载装置对试验结果的影响,在用理论方法模拟单桩载荷试验结果时也忽略了试验加载设施的影响,导致桩体的刚度偏大。另外在实际工程中,桩端以下往往存在不均匀土层,而现有基于弹性理论法的方法包括剪切位移法基本对此都未考虑,同样对各层土泊松比不同,现有方法也无法考虑。在群桩的研究方面,由于群桩的空间效应从而引起桩身摩阻力沿横截面的非均匀分布,这一点已在试验中得到验证。然而遗憾的是,目前有关群桩承载特性研究文献中均没有系统的给出群桩桩身摩阻力沿横截面非均匀分布即桩身摩阻力的三维分布对桩筏土共同作用承载特性有多大影响以及各种参数对群桩承载特性的影响。在桩筏基础的共同作用分析中也同样没有考虑分层土以及桩身摩阻力沿横截面不均匀分布的影响,也未能结合单桩测试结果对桩筏土中分析中由于弹性理论法的夸大效应进行折减。针对以上这些问题进行了初步研究。
本文首先基于弹性理论法推导了分层土中的单桩荷载沉降关系,使得该方法能够考虑分层土中的泊松比以及桩端以下土层存在不均匀土层对单桩承载特性的影响。其次针对现有理论方法模拟静载荷测试结果的不足,建立了分层土下的单桩载荷测试结果理论模拟过程,对昆山地区7个工程14个工况的单桩载荷测试结果进行了模拟,取得了较好的效果,并对影响单桩静载荷测试结果的各因素进行了较为系统的分析。
其次本文将基于Mindlin位移解的分层总和法求解分层土下的单桩沉降方法运用到本文基于弹性理论法建立了考虑桩身摩阻力的三维分布特征的群桩近似三维分析方法中,同时也将近似三维分析方法延伸到塑性分析中,从而较好地解释了桩身摩阻力三维分布及荷载水平对群桩效应的影响,并对桩身及桩端均存在分层土对群桩的承载影响进行了分析。对一组单桩和群桩下的单桩现场静载荷对比试验进行了理论分析。针对梅国雄的研究结果,认为基础侧壁效应会对基础的承载产生影响,本文对基于薄板理论采用变分法建立的筏板基础分析方法进行了推广,使其能够考虑筏板侧壁摩阻力效应。另外本文还将上述建立的群桩近似三维分析方法和考虑侧壁摩阻效应的筏板分析方法通过变分法建立了考虑桩—筏—土共同作用分析方法,并编制了相应的程序,分析了桩筏土共同作用的承载机理。
再次本文针对弹性理论法研究桩筏基础存在的夸大效应,对Poulos的折减方法进行了修正,将该方法推广到不等直径桩桩、桩土相互作用的折减中,并运用到桩筏基础的分析中,取得了较好的效果,使得分析结果与实际更为相符。结合单桩载荷测试结果所反应的变形特性,对弹性理论法分析桩筏基础所需的桩周土弹模及对弹性理论法夸大效应进行折减Poulos折减修正方法的所需参数进行了反演,从而实现了单桩载荷测试结果在桩筏基础分析中的应用。