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近年来国内外深水桥梁基础的型式日新月异,为了深入探讨深厚软基桥梁逆作法复合基础的受力机理和沉降特性,本课题以国家高科技发展计划(863计划)资助项目(编号2007AA1IZ102)为依托,以琼州海峡跨海通道建设为工程背景,设计了单桩、两桩以及四桩的沉箱—钢管桩逆作法复合基础室内模型试验,通过试验,明确了逆作法复合基础在竖向荷载作用下的桩—沉箱—地基土共同作用模型。主要内容和成果如下:
1.通过室内模型试验研究,明确了逆作法复合基础荷载—沉降曲线具有两个拐点和四个阶段的特性。
2.沉箱—钢管桩逆作法复合基础室内模型试验表明:封桩前,上部荷载全部由地基土承担;封桩后,桩达到极限承载力之前,桩分担的荷载占荷载增量的80%~90%,当桩的承载力达到其极限值后,增加的荷载又转为由地基土承担。所以封桩时机决定着逆作法复合基础的桩土荷载分担比例及基础沉降特性。
3.沉箱—钢管桩逆作法复合基础在6D(D为桩直径)桩距的条件下可以忽略群桩效应的影响。沉箱的存在导致地基土产生压缩变形,减小了桩—土相对位移,从而限制了桩上部侧摩阻力的发挥,桩侧摩阻力呈“由下至上”的发挥模式,钢管桩的承载力受到一定的削弱。
4.按刚度分配的原则确定桩土荷载分担比例,能够充分考虑桩土共同作用,利用刚度理论计算该基础封桩后(基桩达到其极限承载力之前)的桩与桩间土各自分担的荷载量与室内试验实测值较吻合。
5.基于圆柱孔扩张理论、剪切位移法以及分级加载下的固结度,提出了四阶段沉降理论计算方法,符合逆作法复合基础的沉降特性,可用于分析沉箱—钢管桩逆作法复合基础的沉降特性。
6.通过静压桩模型系列试验,明确了在均质粘性土中静压桩的压桩机理以及在极限荷载作用下静压桩的承载力和压桩力的关系。