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根式基础是在原有的等截面桩的基础上在桩身侧壁增加若干个根键,通过增加桩身侧壁与土体的接触面积从而带动土体抵抗基础位移变形,最终提高竖向抗压承载力。根式基础具有承载力高、沉降变形小、施工工期短、经济效益高等特点。由于根式基础其受力机理的复杂性,目前人们对根式基础承载特性的认识还不太充分,根式基础的理论研究进程远远落后于实际工程的应用。本文结合国内外现有研究成果,以有限差分软件分析为手段,进行根式基础的竖向抗压承载特性研究,主要研究内容为:(1)建立根式基础和普通桩有限差分模型,进行根式基础的竖向抗压承载性能分析。结果表明,相对于普通桩而言,根式基础能够大幅度减小桩身沉降并提高竖向抗压抗压极限承载力;在竖向抗压荷载作用下距桩身侧面一个根键长度范围内土体位移场呈波浪状,桩土位移不一致现象最为明显;根键的存在使根式基础相较于普通桩在桩身轴力、桩侧摩阻力、极限承载力等承载特性方面都发生了显著的变化;各层根键下表面水平受力呈现“L”型,即根键下表面受拉最大处出现在根键与桩身连接处,沿远离桩身方向根键下表面受拉趋势逐渐减弱,下表面逐渐开始受压,压应力先增大后减小,在进行根式基础设计时根键部分应重点考虑根键与桩身连接处的受力情况。(2)建立不同根键水平布置方式、不同根键数量、不同根键长度等根式基础有限差分模型系统地分析了根键水平布置方式、根键数量、根键长度等对根式基础竖向抗压承载性能的影响。结果表明,不同的根键水平布置形式对根式基础竖向抗压极限承载力影响不大,但是根键以等角度布置相较于以梅花形布置时,根键对桩身侧摩阻力发挥的屏蔽作用更为明显,则根键应尽可能采用梅花形布置;根键数量的增加会提高根式基础的竖向抗压极限承载力,但是过多的设置根键会降低根式基础的经济性;根键长度的增加能够提高根式基础的极限承载力,但是根键过长容易造成根键局部破坏。(3)对根式基础的荷载传递机理进行分析,研究其受压状态下的破坏模式,结果表明,根式基础的破坏机理与基础根键的布置、桩周土层分布及其变形模量、基础底部土体的性质和根键的刚度等因素有关。根键的强度和刚度以及桩身强度是直接影响承载力的因素。根式基础的结构破坏分为根键局部破坏和整体破坏。并结合经验公式推导出根式基础的极限承载力公式和沉降计算。