大直径深长钻孔灌注桩竖向承载力试验及有限元分析

摘要

桩基是一种历史悠久、应用广泛的结构基础形式。桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点。当地基土层为较厚的软弱基层,多采用桩基;对于深水软基,它几乎是唯一可行的基础形式。随着现代工程建设规模的扩大,工程上部结构尺寸也不断增大,对桩基的承载力提出了更高的要求,桩基向着大直径、深长等方向发展。
　　 桩基承载力影响因素较多,桩土相互作用十分复杂,因此桩基一直是工程研究领域中的热点和难点。近年来,大直径深长钻孔灌注桩在工程中应用普遍,但是国内外关于大直径深长钻孔灌注桩的研究还不够深入。对大直径深长钻孔灌注桩的荷载传递机理认识不清晰,无法对桩基的承载性状进行有效的分析,并且现行的灌注桩设计规范仍然采用普通桩的计算理论,不是建立在承载机理基础上,无法有效地指导大直径深长钻孔灌注桩的设计,这些严重阻碍了大直径深长钻孔灌注桩的发展。
　　 本文在总结国内外桩基研究理论和试验方法的基础上,针对大直径深长钻孔灌注桩的特点,借助大型有限元软件,结合工程现场的静载荷试验和自平衡法试验,对大直径深长钻孔灌注桩竖向承载性能进行分析研究。论文的主要工作和结论如下:
　　 (1)在考虑桩土相互作用的基础上,利用有限元数值模拟的方法考察了桩长、桩径、桩体弹性模量、土体强度、土体粘聚力、桩底沉渣等因素对桩基竖向承载力的影响,并对比分析了桩侧阻力和桩端阻力的分布规律。
　　 (2)对哈大高速铁路项目8＃桩进行了静载荷试验,结合有限元数值模拟对比分析单桩的承载特性,验证了数值模拟在桩土相互作用分析中的可行性,成为桩基承载力研究的有效手段,并分析了桩基竖向承载性能。
　　 (3)对厦漳跨海大桥主墩C4＃桩进行了自平衡法试验,该方法突破了传统静载荷试验的缺点,能获得较好的试验结果,并将试验结果与数值模拟进行对比,找出自平衡法试验和桩顶加载的区别,发现自平衡法测得的桩侧阻力偏小,分析了单桩变径处土体极易破坏的原因,为以后的设计提供参考。