浅论独立柱基下承台、群桩与土共同工作机理研究

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1、太原理工大学博士学位论文独立柱基下承台、群桩与土共同工作机理研究姓名：韩云山申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：白晓红20050301太原理工大学博士研究生学位论文独立柱基下承台、群桩与土共同工作机理研究摘要桩、土及承台共同工作是当前桩基研究的热点，“桩基础设计时，应结合地区经验考虑桩一土—承台的共同工作”是新地基基础规范提出的明确要求。由于岩土工程的区域性和岩土性质的不确定性，结合本地区的实际情况进行相应的研究，在一般规律的基础上探索本地桩基的受力机理和沉降特性，挖掘其承载力潜力，提高本地区的设计水平，从传统不考虑土的荷载

2、分担的方法向考虑共同工作的新思路转变，促进共同作用理论的发展，有着十分重要的现实意义。为了研究群桩基础中承台、群桩、和土的共同作用及其工作性状，首先在漳山电厂进行了天然地基、单桩原位载荷试验，同时进行了与实体建筑基础相同尺寸的四桩承台的原位载荷试验并埋设土压力盒及桩身传感器，分别对承台下基土反力、桩侧摩阻力等进行了测定，取得了可靠、有效的现场试验成果。其中首次在我省采用的四桩承台大型现场试验，其规模在全国也不多见。在随后进行的电厂工程建设中，选择了主厂房山墙下四组群桩基础，埋设了土压力盒、桩顶反力计和桩身传感器进行了实体工程测试，

3、得到的结果与试桩结果一起为研究群桩共同工作提供了宝贵的实验资料。通过本文的研究，取得以下成果：(1)根据四桩承台试桩结果分析了桩、土与承台的相互作用特性，对承台下基土反力的分布、群桩基础中的荷载传递规律、荷载分担等进行了研究，并与单桩的情形进行了比较，得出在本次试验条件下的群桩效率系数为1．227。认为桩间土是能够分担荷载的，土反力随着承台沉降的发展而增加，在荷载未达到极限荷载前呈现内大外小的抛物线分布，之后呈现内小外大的马鞍形分布。(2)通过对实体工程基础的测试，发现实体承台下土反力的发挥明显比试验承台下土反力的大，并且土反力基

4、本上呈现内小外大的马鞍形分奎堕望三莶兰堡主堑壅尘兰垡堡塞布，实测中土反力荷载分担比最终达到20％左右；通过分析对比，认为适当提高承台外区面积、缩小桩距会提高承台下土的荷载分担。承台下土荷载分担比随着工程的进展表现出动态的变化，总的趋势是随着荷载的增加而逐渐增加。在工作荷载下桩侧摩阻力最大值仍处在桩的下段，表明桩的承载力尚未完全发挥出来。(3)通过对比试桩与实体条件下的土反力分布形式，认为基础埋深对承台下土反力有较大的影响。首次提出应对复合桩基进行承载力的深度修正，并推导出深度修正公式。通过对几组群桩的承载力值进行深度修正后，土的荷

5、载分担比能增加13％～18％。(4)在复合桩基刚度分布与调整的基础上，提出了适合独立柱基变刚度设计的布桩方式，即应采取中心布桩、适当缩小桩距、扩大承台外区的方式，这样能较充分利用承台下土的承载力，提高其衙载分担，进而减少用桩量，达到经济实用的效果。(5)通过有限元模拟计算，从位移的角度分析了天然地基、单桩、无承台群桩及低承台群桩在竖向荷载作用下的不同工作性状。认为在群桩上部一定范围内，承台与群桩对桩间土的夹持作用使得这部分成为一个整体，在荷载作用下共同向下沉降。在此基础上首次提出了群桩基础的半整体工作模型。(6)通过对不同深度条件

6、下复合桩基在竖向荷载作用下的有限元模拟计算，发现承载力值与基础埋深的关系呈双曲线形，表明承载力的深度修正应该在一定的深度范围内进行，本次有限元计算得到此深度大约6．Om左右。(7)最后总结本次研究成果，首次推导出群桩基础半整体工作模式的承载力计算公式，并计算了各群桩的极限承载力值和承载力设计值，通过与试桩结果对比，验证了该公式的正确性。关键词：群桩，实体测试，独立基础，承台，深度修正，复合桩基太原理工人学博士研究生学位论文STUDYoNINTERATIONMECHANISMoFCAP．PILEGRoUPS．SOILFoRISoLA

7、TEDFoUNDATIoNABSTRACTCap-PileGroups—SoilInteraction(cmsOisafocalpointinthestudyofpilefoundation．Inthenewcodeforthedesignofbuildingfoundation，ithasbeenrequiredclearlythatCPGSIshouldbetakenintoaccountinthedesignofpilefoundationwithlocalareaexperience．Becauseoftheregiona

8、lofgeotechnicalengineeringandthevariabiltyofthesoilproperties，itisnecessarytostudytheproblemaboutCPGSIbasedontheactualcondit