软岩中大直径嵌岩桩竖向承载性能研究

摘要

嵌岩桩作为一种特殊的桩型，由于其单桩承载力大，能充分发挥桩身强度和岩体强度，群桩效应小，施工方便，在我国高层、超高层建筑、桥梁及港口建设中得到了广泛的应用。虽然目前的设计规范给出了嵌岩桩承载力的计算方法，但其计算方法显得过于笼统，也偏于保守，由于桩身尺寸效应和岩石特性的影响，不同嵌岩桩的荷载传递规律也不尽相同，因此需要对不同桩身尺寸、嵌岩深度、基岩特性影响下嵌岩桩的荷载传递性状，荷载~沉降规律作系统性的分析，以获得对嵌岩桩承载性状全面的认识。本文主要针对软岩地基中的大直径嵌岩桩，结合不同影响因素下嵌岩桩的承载特性，嵌岩深度效应进行研究，期望为以后嵌岩桩的研究提供一些指导，对目前嵌岩桩承载力的计算方法进行改进，优化嵌岩桩的设计。本文所做的工作主要有以下几个方面：
　　①介绍了大直径嵌岩桩以及软岩的相关概念，在总结分析嵌岩桩国内外研究现状的基础上，指出目前对大直径嵌岩桩的承载机理的认识，设计理论方面还不够完善，对其荷载传递规律，单桩沉降分析，合理嵌岩深度的取值，还缺乏针对性的研究，并在此基础上制定了本文的研究技术路线图。
　　②对嵌岩桩承载力各组分中的桩土侧摩阻力，嵌岩段侧摩阻力，桩端阻力的发挥机理进行分析，指出对于大直径嵌岩桩而言更要注重尺寸效应等因素带来的影响，并对嵌岩桩的破坏模式进行了探讨。
　　③结合已有工程的现场静载荷试验，根据工程现场提供的桩土岩参数建立了软岩中大直径嵌岩桩的竖向受荷模型，通过数值模拟的手段分析了大直径深长嵌岩桩和短粗嵌岩桩的竖向承载性能，研究了不同影响因素下软岩中大直径嵌岩桩的承载特性，统计分析出软岩中大直径嵌岩桩的竖向承载性能。
　　④通过对软岩中嵌岩桩嵌岩段侧阻和端阻分担荷载的比例进行分析，得出相对于硬质岩而言，软岩中嵌岩桩应适当增加嵌岩深度，针对规范中对嵌岩深度超过5倍桩身直径，端阻修正系数取为0的情况，利用不同嵌岩比下荷载分配结果表明最大嵌岩深度为5倍桩径的结论不适用于普遍情况。对大直径嵌岩桩而言，过分增加桩径反而会抑制侧阻力的发挥，因此从提高承载力的角度，对直径很大的嵌岩桩而言，不应盲目增加桩径和嵌岩深度，而应注重端阻力的发挥，另外合理嵌岩深度的确定还要结合经济和施工的角度来选择。
　　⑤结合重庆某超大直径嵌岩桩的原型监测资料，分析了超大直径嵌岩桩在施工过程中桩身轴力的分布和桩侧摩阻力的变化发展，桩底反力的分布状况，综合研究了软岩中超大直径嵌岩桩的荷载传递和承载性状，扩展了目前对超大直径嵌岩桩承载性能的认识。

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1 绪 论

1.1 概述

1.2 软岩的相关概念

1.3 大直径嵌岩桩的国内外研究现状

1.4 大直径嵌岩桩研究面临的主要问题与本文研究内容及意义

2 嵌岩桩竖向承载机理分析

2.1 嵌岩桩竖向荷载传递的机理

2.2 嵌岩桩侧摩阻力形成机理及影响因素分析

2.3 嵌岩桩桩端阻力分析

2.4 嵌岩桩破坏模式分析

2.5本章小结

3 软岩中大直径嵌岩桩承载特性的有限元分析

3.1 引言

3.2 嵌岩桩竖向承载计算模型的建立

3.3 计算结果分析

3.4 软岩中大直径嵌岩桩竖向承载特性的影响因素分析

3.5 本章小结

4 大直径嵌岩桩嵌岩深度效应分析

4.1 相关规范的规定及临界嵌岩深度的研究

4.2 嵌岩桩合理嵌岩深度的研究

4.3 本章小结

5 软岩中大直径嵌岩桩的原型监测与理论分析

5.1 工程概况

5.2 工程场地地质条件

5.3 试验监测目的

5.4 试验监测方案

5.5 监测结果与分析

6 结论与展望

6.1 本文研究工作总结

6.2 今后工作展望

致谢

参考文献

附录