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随着我国经济的迅速发展,桥梁上部结构对基础承载能力的要求越来越高。下部基础不仅在结构设计上是复杂和重要的,而且建设经费在整个桥梁施工中也占有很大的比重。大直径钻孔灌注桩具有的单桩高承载力,越来越符合人们的需要。单桩的竖向承载力是桩基设计的最重要的设计参数,其大小的确定及测试也是基础工程中最为关键的环节之一。但是,大直径钻孔灌注桩承载力的现场试验困难,完整的的试桩材料和实测资料不多,制约了人们的对其的全面认识。
本文以黄河下游河道建桥为出发点,将大直径钻孔灌注桩列为研究对象,采用现场试桩试验与有限元模拟相结合的方法对大直径钻孔灌注桩的荷载性能进行了研究,具体内容如下:
(1)搜集并借鉴了黄河下游工程地质资料,阐明了黄河下游地区由历次改道形成的独特地貌、区域地质稳定性、地下水类型、水质、揭底冲刷现象的成因和条件、河床深槽及桩基持力层选择等问题;
(2)结合河南境内13 座黄河桥梁,阐述了钻孔灌注桩施工工艺,探讨了目前流行的几种桩基荷载性能研究方法,如:荷载传递法、弹性理论法、剪切位移法、有限元法、灰色预测理论及人工神经网络。最后以郑州、开封、东明等黄河大桥采用5根大直径钻孔灌注桩试桩试验为基础,探讨了桩轴力、桩侧摩阻力、桩底反力并采用双曲线拟合法和动力法计算了五根大直径灌注桩的极限承载力;
(3)利用有限元分析软件ANSYS,对东明黄河桥及开封黄河桥2号桩两根大直径钻孔灌注桩进行了模拟分析,分别得出了两根试桩在X、Y、Z 三个方向的位移云图和荷载-------沉降曲线。根据试验结果及他人经验,初步探讨了桩长、桩周土体变形模量、粘聚力、内摩擦角等因素对桩顶沉降结果的影响。