浅谈扩底桩桩端竖向承载性状研究

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1、同济大学土木工程学院博士学位论文扩底桩桩端竖向承载性状研究姓名：阮翔申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：高广运;杨成斌20081201摘要扩底桩基础是一种桩身直径大(d>_SOOmm)，桩底尺寸加大、以端承力为主的一种深基础。相比其他基础形式，扩底桩基础具有承载力高、桩身刚度大，具有承受较大横向荷载等诸多优点。～般只要工程地质条件合适，大直径扩底桩基础常作为众多大型重要工程的首选。与一般桩基础相比，由于扩大端的存在，扩底桩基础端承性状复杂，且物理意义不明确。自上世纪70年代以来，国内外就已经对扩底桩竖向承载性状展开了一系列的研究，并取得

2、了一定的成果，但都是基于经验及现场试验所得，缺乏相应的理论研究，进展不大。岩土工程中，工程实践往往超前于理论研究。扩底桩基础发展到今天，其研究却仍然停留在原有经验总结上的修改、补充，对端承性状的理论研究仍然停滞不前。而对于扩底桩而言，要全面掌握其承载性状，关键就是研究其端承性状。基于以上的考虑，本文对扩底桩竖向端承性状展开了详细的研究，主要研究内容如下：首先，针对目前对于扩底深基础概念混乱的现象展开了一些研究：利用Boussinesq解答与Mindlin解答，对相同埋深的基础底部附加应力进行计算，并通过定义一个误差限值，对深基础、浅基础进行界

3、定。然后，根据现有的研究成果，总结分析了桩基础底部压密区的一些特性以及扩底桩桩端承载性状。并在此基础上利用合理的假设，将球孔扩张理论与扩底桩极限端承力相联系，推导了扩底桩端承力的解析解，并将计算结果与实测数据进行对比、验证。同时，通过对工程实例的计算，对比分析研究了影响扩底桩端承力的主要因素。其次，结合一组同场地扩底桩试验实测数据，采用FLAC数值模拟方法对影响扩底桩承载性状的主要几何参数进行了分析。结果表明扩底桩在L／D=3-4．5之间时，其桩端破坏模式有利于端承力的充分发挥，此时扩底桩的承载性能最佳。如果允许产生较大变形，可以在保持L／D

4、的情况下，适当增加桩长和扩底直径以增大扩底桩承载力。最后，利用均布荷载作用下的Mindlin解答结合桩基规范中的单桩沉降计算公式，提出了利用沉降量反算确定存在软弱下卧层的大直径扩底桩桩端承载力摘要特征值的方法。本文的研究结果对扩底桩桩端承载性状有一定的理论和工程意义。关键词：扩底桩，端承性状，球孔扩张理论，解析解，有限差分，数值模拟ⅡAbstractABSTRACTBelledpileisoneofthedeepfoundationswithbigshaftdiameter(d>7800mm)andenlargedbase．Comparedw

5、iththeotherfoundations，thebelledpilehasmanyadvantagessuchashighbearingcapacity,largepile—shaftstiffness，enduringlargelateralloadandSOon．Thebelledpilefoundationisthefirstchoiceformanyimportantengineeringiftheengineeringgeologicalconditionsaresuitable．Comparedtotheotherpiles，

6、thetipbearingcharacterisSOcomplexandplaysicalmeaninguncertaintyforitsenlargedbase．Sincethe70’Soflastcentury,aseriesstudieswastakenoutathomeandabroadinviewoftheverticalbearingcharactersofthebelledpile，andhavemadecertainachievemems．Butthoseachievementsaregotfromfiledtestsorex

7、perience，lackofthecorrespondingtheoreticalstudy,andhavelittleprogress·Ingeotechnicalengineering，theengineeringpracticeoftenleadstheoreticalstudy．ThebelledpiledevelopsuptOnow,buttheachievementsarestillbasedontheformerexperience．111estudyofthetipbearingbehaviorisstillstagnati

8、ng,Forthebelledpile，thekeyproblemtounderstandthehearingbehavioristhetiphearingbeha