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大直径嵌岩桩因其单桩承载力高、沉降小、抗震性能好愈来愈广泛的运用于各种工程项目中,而对其承载特性和荷载传递规律的研究一直是工程界所关注的热点之一。本文从试验研究、理论研究和有限元模拟计算三部分对大直径嵌岩桩的承载特性及其荷载传递规律作了较为深入的分析和研究。
本文首先分析了大直径嵌岩桩的承载机理,探讨了各种因素对嵌岩桩侧阻力、端阻力的影响作用,得出了一些有益的结论。接下来详细介绍了试验研究中试桩的测试情况,此次试桩采用自平衡静载试验方式,并在桩身埋设了钢筋计,试验的特别之处在于分别测试了压浆前后嵌岩桩的桩身位移值以及侧阻力值,用于对比分析压浆对嵌岩桩承载性能的影响。接下来分析了试桩的侧阻力、端阻力对外部荷载的分担情况及其影响因素,并对现行规范对嵌岩桩单桩竖向极限承载力的计算值与实测值作了比较,分析了这些规范中计算方法的不足之处。
理论分析中基于双曲线模式的荷载传递方式,并将桩身的位移函数替代为多个幂函数之和的形式,理论上推导了嵌岩桩荷载一沉降的计算公式,并考虑了嵌岩桩的尺寸效应、后压浆等因素的影响。
运用有限元软件ABAQUS建立了计算模型,该模型的特殊之处在于用正弦波的形式来模拟桩岩的粗糙接触面,使其更能符合嵌岩段的实际受力状态。接着重点分析了桩径、桩长、岩层弹性模量、桩岩接触面的粗糙程度等因素对嵌岩桩的承载特性的影响。由于大直径嵌岩桩单桩承载力较大,现有的试桩方法可能不能得到桩完整的测试数据,因此本文运用灰色模型与人工神经网络相结合的方式较为准确的预测出了大直径嵌岩桩的荷载一沉降曲线,这对实际工程有着重要的指导意义。
最后,本文以正弦波形式的桩岩接触面粗糙程度为着眼点,分析了大量嵌岩桩在不同嵌岩比和岩层弹性模量的情况下的实测资料,提出了一种新的嵌岩桩单桩竖向极限承载力的计算方法,得出了嵌岩段的阻力系数。