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悬臂桩主要依靠土拱效应来阻挡桩间土体滑出,进而起到抗滑的效果,这己经被大量的工程实践所证实。土拱效应是土体不均匀变形过程中逐渐形成的荷载传递形式,桩后土拱效应长期以来为工程界所关注,特别是20世纪以来,有关土拱效应的实测数据、模型试验和理论研究的成果逐渐增多,并开始广泛应用于实际工程中,取得了较好的效果。但同时可以看出,有关土拱效应的理论研究还不成熟,人们对土拱效应的理解还不够深入。为此,在深入研究悬臂桩与土体间的相互作用的基础上开展桩后土拱效应形成机理分析是当前悬臂桩设计中需要解决的重要应用课题。论文依托国家杰出青年科学基金(NO.50625824)、国家自然科学基金(NO.50878218)、“十一五”国家科技支撑计划课题子题(NO.2008BAJ06B04)和国务院三峡办移民安置规划司项目(NO.2008SXG02-2),通过室内推桩模型试验和数值模拟对悬臂桩桩后土体内部的应力分布特征及土拱效应的时效性展开研究,主要工作及研究结论如下:(1)在查阅相关文献的基础上,综述了悬臂桩土拱效应及其形成机理的研究现状,总结分析了前人在桩间距、土体性质对土拱效应的影响方面的研究成果。(2)设计了悬臂桩室内推桩模型试验,试验重点对悬臂桩桩周土内部的应力分布特征及桩周土拱效应的作用程度、作用范围进行研究,分析了桩间距、填土材料、土体含水率对桩周土拱效应的影响;分析了桩周摩擦土拱效应与直接土拱效应之间的联系;探讨了桩周土拱效应形成、发展与消散的全过程。最后对外推力条件下悬臂桩桩后土体内部的应力分布特征及土拱效应的时效性进行了分析。(3)利用大型通用有限元分析程序ANSYS对悬臂桩进行了数值计算,并将数值分析结果与室内模型试验分析结果进行对比研究,探讨悬臂桩的桩间距、土体含水率对桩间土拱效应的影响。并且数值模拟分析不同弹性模量的挡板对桩后土体土拱效应的影响。