承重阻滑桩承载机理及受力分析研究

摘要

承重阻滑桩在山区高速公路建设及山区城镇建设中应用广泛，具有承重与阻滑双重作用，其受力性状远比抗滑桩和平地上受荷桩复杂，常规的桩基设计计算方法与理论已难以适用。本文结合国家自然科学基金项目“陡坡段桥梁桩基设计理论与数值模拟方法研究”(50578060)和湖南省交通科技项目“高陡边坡段桥梁桩基设计与防护技术研究”(200513)，对承重阻滑桩的承载机理及其受力特性进行较系统深入研究，具有重要的理论价值与工程实际意义。 本文在综合分析和评价国内外组合受荷桩研究工作的基础上，分析了承重阻滑桩独特的受力特点，从而将其分为自由段、受荷段、嵌固段三个特征桩段，在此基础上，综合考虑P—Δ效应、滑坡推力、地基系数、桩身侧摩阻力、桩身自重等影响因素，建立了各特征桩段的微分方程。并分别基于常规方法(地基系数法)以及非线性方法(p-y曲线法)，导得承重阻滑桩内力及位移分析的有限差分解，并自行编制了MATLAB计算程序。而后，以理论解为手段，通过改变桩顶荷载(竖向分量、水平分量、弯矩)、自由长度、嵌固深度、推力大小及分布形式、桩侧岩土体的性质、桩径及桩身刚度等10个方面的计算参数，进行了大量理论对比计算，得到了相应桩身弯矩、剪力、位移以及桩周岩土体抗力结果的图表，由此深入分析了承重阻滑桩的承载机理及受力影响因素。针对目前有关承重阻滑桩室内模型试验资料匮乏这一情况，自行设计了不同加载方式、不同自由长度、不同嵌岩深度、不同桩身刚度的四组对比试验，通过量测受荷过程中桩身内力分布与荷载传递情况，进一步揭示了承重阻滑桩的承载机理及其受力特性。最后，结合依托工程，通过现场工程桩的实测结果与理论计算结果的对比分析，验证了本文理论方法在实际工程应用中的可靠性。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1桩基础概述

1.1.1桩基础的历史与发展

1.1.2桩基础的分类

1.1.3桩基础的适用性

1.1.4承重抗滑桩的发展和意义

1.2承重抗滑桩受力研究现状

1.2.1竖向承载力

1.2.2组合荷载的承载力

1.2.3边坡推力及土体抗力

1.3本文主要研究内容及工作

第2章承重阻滑桩的承载机理研究

2.1概述

2.2倾斜荷载下基桩承载机理

2.2.1破坏模式

2.2.2承载力及位移特性

2.3阻滑桩的承载机理

2.3.1滑坡推力及土体抗力分布形式

2.3.2阻滑桩承载机理

2.3.3内力位移计算方法

2.3.4主要影响因素

2.4承重阻滑桩的受力特性

第3章承重阻滑桩受力分析的有限差分解

3.1概述

3.2基于地基反力法的承重阻滑桩受力分析的有限差分解

3.2.1基本假定及控制微分方程的建立

3.2.2基于地基反力法的承重阻滑桩有限差分解

3.3基于p-y曲线法的承重阻滑桩受力分析的有限差分解

3.3.1 p-y曲线法简介

3.3.2基于p-y曲线法的承重阻滑桩受力分析的有限差分解

3.3.3算例验证与比较

3.4受荷段地层采用换算地基系数法的计算

3.5各种因素对承重阻滑桩受力特性的影响分析

3.5.1概述

3.5.2桩顶荷载竖向分量对承重阻滑桩受力特性的影响

3.5.3桩顶荷载水平分量对承重阻滑桩受力特性的影响

3.5.4桩顶弯矩对承重阻滑桩受力特性的影响

3.5.5推力大小(三角形)对承重阻滑桩受力特性的影响

3.5.6推力分布形式对承重阻滑桩受力特性的影响

3.5.7粘聚力对承重阻滑桩受力特性的影响

3.5.8内摩擦角对承重阻滑桩受力特性的影响

3.5.9桩径对承重阻滑桩受力特性的影响

3.5.10嵌固深度对承重阻滑桩受力特性的影响

3.5.11自由长度对承重阻滑桩受力特性的影响

第4章承重阻滑桩室内模型试验研究

4.1桩岩材料选择与参数量测

4.1.1桩身材料与特性

4.1.2桩周岩体材料参数量测

4.2试验装置设计

4.2.1模型箱设计

4.2.2加载装置设计

4.2.3参数量测装置设计

4.3试验内容与方法

4.4室内模型试验成果分析

4.4.1桩侧土压力分布规律

4.4.2桩身弯矩分布规律

4.4.3桩顶水平位移分布规律

4.5计算值与实测值的对比分析

第5章工程应用实例

结 语

参考文献

致谢

附录