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沿海地区存在大量的软土地基,对其上的建筑物产生很大影响。异形桩能够较好的解决软土地基承载力不足及承载性能不好的问题而逐渐受到人们的关注。加翼十字型桩模管为底部加翼的圆形截面钢模管,抗变形能力强,能够成大桩、长桩或超长桩,既可用于地基处理,也可作为基桩施工。本文对这种新型的异形桩——十字型加翼异形桩的承载性状作广泛、深入的研究。主要研究内容如下: (1)利用有限元软件在处理非线性问题中的独特优势,选用反映土体弹塑性本构关系的修正剑桥模型,建立土体的有限元模型,分析十字桩竖向力作用下轴力的传递及侧摩阻力的分布。桩侧摩阻力沿桩身由小变大呈线性分布,桩底端很小;沿桩周在肋尖上的侧摩阻力最大,在两肋之间的侧摩阻力较小;轴力为桩顶大,到桩底端逐渐变小。 (2)建立用于研究十字桩的水平承载性状的三维有限元、无限元耦合分析模型,考虑桩土体系中混凝土开裂引起的非线性、钢筋混凝土的耦合作用等,研究水平荷载作用下桩身弯矩、剪力、塑性变形、桩体水平位移、桩周土的塑性变形等性状。水平荷载作用下,混凝土的塑性变形集中在十字桩的肋上,易产生裂缝,应用到工程中时,应当考虑对桩耐久性带来的影响。 (3)通过分析十字桩单桩竖向极限承载力,将数值试验计算结果与α理论计算结果比较,确定承载力系数k=0.67。 (4)分析十字桩桩身及土体的极限承载力,并与圆形截面桩的受力性能进行详细的对比,分析承载性能的区别;对桩截面形状参数对承载力的影响进行分析,对计算结果比较以进行截面优化。结果表明:肋越长,肋外端宽0.2m、肋内端角30°时,截面最优。但从工程实用角度考虑,肋长宜以不超过桩径为佳。