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在实际工程中,由于某些原因桩周土沉降大于桩的沉降从而引起桩上的负摩擦力。负摩擦力会引起基桩材料结构强度方面的问题和桩基沉降过大问题。本文从室内试验、现场试验、理论研究与数值模拟几个方面对负摩擦力进行深入研究,并就负摩擦力工程应用方面的问题进行探讨。
(1)室内试验是研究桩基负摩擦力的重要手段之一,尤其是桩土界面处的剪力传递问题。通过对上海原状土与重塑土进行与结构材料间的界面摩擦试验,研究土与不同结构材料之间剪应力的传递。研究表明,界面剪应力可以表示为正应力及相对位移的函数,并对其中参数的物理意义进行探讨;得出上海各土层剪力传递函数中的具体参数,并对剪力传递的影响因素进行分析。
(2)现场实测是研究桩基负摩擦力最为有效的手段。对世界各地的桩基负摩擦力实测资料进行深入细致的综合分析与对比,探讨负摩擦力产生的原因、中性点的影响因素、有效应力法与总应力法的适用条件及系数取值、负摩擦力的消减措施与沥青涂层的效果,得出的有关结论对负摩擦力计算具有很强的实用性。同时还对我国黄土地区桩基负摩擦力实测情况进行综合分析,总结出该地区负摩擦力的特点,有助于进一步加深对这类桩基负摩擦力的认识。
(3)以上海洋山深水港桩基负摩擦力实测项目为背景,对大厚度抛石条件下的港口桩基负摩擦力进行研究。这是世界首次对深水港桩基负摩擦力进行的实测,通过对上海洋山深水港桩基负摩擦力实测资料进行研究和分析,探讨这类桩基的负摩擦力发展规律。
(4)推导了层状土中负摩擦力的理论计算公式,并运用算例进行参数研究,从而探讨影响负摩擦力的因素;对群桩负摩擦力的计算方法进行较为全面的探讨,并运用实例对比各种方法的计算结果,对本文提出的理论公式中的群桩效应问题也进行讨论;通过对已有的实例进行深入的研究,提出负摩擦力发展的两个阶段;并提出下拉荷载与时间的关系表达式,运用实例进行验证:同时定义关系式中参数的物理意义,并对其影响因素进行分析。
(5)运用数值模拟方法,对单桩上的负摩擦力进行参数研究,并研究桩周土中有硬夹层存在时负摩擦力的变化情况,以及负摩擦力及下拉荷载随时间发展变化的规律;研究桩项自由情况下的群桩效应问题以及带桩帽的群桩桩顶反力的分布特点。
(6)根据负摩擦力对桩基承载力的影响,提出带负摩擦力桩基承载力的确定方法;并提出负摩擦力单桩及群桩的沉降计算方法和带负摩擦力桩基的优化设计思路;探讨港口桩基负摩擦力的特点及削减措施。
最后,关于进一步工作的方向进行简要的讨论。
总之,本文运用室内试验、现场实测、理论分析与数值模拟多种方法,从多个方面对桩基负摩擦力进行研究,这种综合研究方法为桩基负摩擦力的合理计算提供依据,而且,通过工程应用研究提出了解决负摩擦力问题的实用方法,可以认为,这些方法具有实践和理论意义。