大直径嵌岩桩基承载特性的理论分析和实验研究

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1、隶韵大·粤博士学位论文万方数据大直径嵌岩桩基承载特性的理论分析和实验研究本项目受到国家科技支撑计划(2008BAG07801)和江苏省自然科学基金项目(BK2011406)资助。万方数据Theoreticalanalysisandexperimentalresearchl1■●lJ●J●一一on10ad—bearlngcharaCterlStlCS0tlargediameterrock—·socketedpilefoundationADissertationSubmittedtoSoutheastUniversi

2、tyFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYGONGCheng—zhongSupervisedbyProfessorGONGWei—mingCollegeofCivilEngineeringSoutheastUniversityAugust，2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得，的研究成果。尽我所知，除了文中特另UDil以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获

3、得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：垒璺l主日期：——东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：茎垦

4、主导师签名：研究生签名：二三二!l导师签名：万方数据摘要大直径嵌岩桩基承载特性的理论分析和实验研究博士研究生姓名：龚成中指导老师：龚维明教授东南大学土木工程学院目前，随着大跨径复杂桥梁工程的日益增多，大吨位的桩基也随之增多，而且随着桩基材料、设计和构建水平的提高，用数量较少而负荷量较大的桩基取代过去小而多的桩基，在经济、性能上比较有利。因此，在桥梁工程中大直径嵌岩桩的使用也日趋增多，但是由于现场试验难以进行，在设计中既缺乏类似的经验可循，又没有具体的规范可查，更没有明确的设计方法和依据，这就使得嵌岩桩承载力的确定

5、以及合理设计成为目前工程实践中的重点难题之一。可见，以实际工程为依托，开展对大直径嵌岩桩的关键技术研究，对指导桥梁建设，提高结构的安全性显得尤为重要。本课题主要来源于国家科技支撑计划“跨海特大跨径钢箱梁悬索桥关键技术研究及示范工程”(项目编号为2008BAG07801)，以及中国交通建设股份有限公司科研研发项目“超大直径嵌岩桩基础关键技术研究”(项目编号为2010一ZJKJ．05．05)。本课题的研究过程将以先进理论为指导，借助室内试验方法、数值计算工具为手段，同时吸取借鉴国内外和行业内外的成功经验对大直径嵌岩桩

6、进行比较系统的分析研究，内容包括大直径嵌岩桩的承载机理、大直径桩的尺寸效应研究以及大直径嵌岩桩基础整体受力体系的分析等，为深嵌岩桩的合理设计提供必要的理论依据。本项目的研究首先从理论研究出发，对影响嵌岩桩基承载特性主要因素进行研究与分析，然后将室内模型试验的结果与有限元分析软件的结果进行比较，最后把上述结果与依托工程的试桩资料进行比较分析，为工程的设计与施工提供技术支持。主要采用的方法是理论研究、室内外实验、计算机有限元数值分析等。理论研究表明：大直径嵌岩桩的荷载～位移曲线一般以缓变形为主，桩端岩体一般不会出现剪

7、切破坏，且存在明显的尺寸效应。通常情况下，大直径嵌岩桩的桩顶荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力共同承担。荷载从上到下逐渐传递到嵌岩段，上覆土层的侧摩阻力是存在的，完全忽略上覆土层的有利影响在有些情况下并不合理。桩侧阻力、桩端阻力在荷载传递过程中是相互作用、相互影响的。基于自平衡测试技术对大直径嵌岩桩的尺寸效应进行了研究，试验在同种岩层条件下，对不同桩径和嵌岩深度嵌岩桩的桩侧阻力进行测试。结果表明：随着桩径的增大，大直径嵌岩桩的桩侧阻力存在一定的减小现象。在不同孔深的条件下，对比试验表明，随着孔深的增大桩侧阻力存在着明显的

8、减小现象，且嵌岩深度的影响较孔径变化的影响更为明显。从不同岩层强度测试结果来看，桩周岩层的强度对桩侧阻力的影响最为明显。桩周岩层强度高，桩侧阻力的发挥也大。嵌岩桩的桩端阻力也存在着明显的尺寸效应现象。随着桩径的增大，桩端阻力减小也较为明显，岩石强度越高，相应地桩端阻力减小也明显。对于嵌岩深度超过5倍桩径的深嵌岩桩也采用了自平衡测试方法对其进行现场原位测万方数据东南大学博士