嵌岩桩竖向荷载传递机理及其工程特性研究

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嵌岩桩通常被用于对沉降要求严格、上部荷载较大的工程之中。但由于其承载力较高,很少有现场试验能加载到极限状态,因此对其承载力及荷载传递特性的理解仍存在许多含糊之处,使得实际中常因过于保守而出现一些桩长和桩径不合理的设计,既加大了施工难度,降低了施工效率,又造成了经济上的浪费。因此,对嵌岩桩荷载传递特性的研究具有较大的理论和实践价值。由于桩岩接触与桩土接触存在着本质上的区别,且通常情况下嵌岩段所提供的承载力为嵌岩桩总承载力的最重要的组成部分,本文在考虑桩岩接触面上粗糙特性的基础,探讨嵌岩桩的荷载传递特性的计算方法,并对相关的影响因素做进一步的分析研究。首先,对现阶段国内外的相关研究成果进行总结归纳,深入理解考虑桩岩接触面粗糙及其对承载特性的影响时所面临的困难及其可行的研究方向,并探讨了嵌岩桩的荷载传递特性及其承载力发挥的机理,利用合理假设对桩岩结构面上粗糙体形状规则和不规则两种情况进行描述,结合相关试验结果给出了粗糙程度与力学参数之间的关系。其次,利用滑移线场法求得了桩岩结构面峰值摩阻力,并求得其对应的剪切位移,在此基础上建立了考虑桩岩结构面剪胀特性的剪切函数,结合荷载传递法对桩身的荷载传递特性进行了求解,利用荷载和位移连续条件,推导轴力沿深度的表达式。最后,将本文建立的荷载传递函数与一组室内模型直剪试验的结果进行对比,验证荷载传递函数的适用性。结合某特大桥的现场测试结果,将本文理论方法的计算结果与实测数据进行对比,表明本文方法具有较好的预测效果;对相关参数做了进一步分析,探讨了其对嵌岩桩荷载传递特性的影响。
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