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群桩基础和大直径沉井基础是大型桥梁最常采用的基础形式，在长期的使用中人们发现：前者受群桩效应影响，承载力不能充分发挥；后者施工难度大，易发生偏斜。为解决以上不足，安徽省高速公路总公司根据仿生学原理提出了一种新基础形式——根式沉井基础。根式沉井由沉井基础发展而来，是一种新型的变截面基础形式，通过与井壁固结的根键来增加基础与土的接触面积，以提高基础整体承载能力。根键是具有一定长度的预制钢筋混凝土结构，抗弯能力好、强度高、不易破坏。其受力机理与地基梁相似，根键能有效发挥周围土体的法向承载力及侧摩阻力，并大幅提升基础承载性能。
根式沉井作为一种全新的基础形式，理论分析与试验研究工作均尚未展开，受力性状与荷载传递机理不得而知，其承载性能是否优于传统基础，是否可用来替代传统基础是人们迫切关心的问题。在这样的背景下，本文以静载荷试验、理论分析和数值计算等方法，对根式沉井承载性状进行了深入细致的探讨和分析，主要内容和成果有：
1、对淮南、马鞍山现场根式沉井进行竖向静载荷测试，确定根式沉井竖向受力机理、荷载传递性状、轴力和侧摩阻力的分布规律以及根键抵抗竖向载荷的作用效果等。对比压入根键前后基础承载性能可知，根式沉井可比同直径沉井基础竖向承载力提高85％～115%，沉降减少40%～70%，侧阻比例提高35%～45%。
2、根据荷载传递法及Winkler地基梁理论建立根式沉井理论分析模型，推导竖向荷载作用下，根式沉井沉降大小与内力分布计算方程，计算中考虑了根键的弯曲及重叠折减效应。选取线弹性模型和非线性双曲线模型作为荷载传递函数，编制根式沉井竖向计算程序。与试验数据比较可知，本文提出的理论计算方法可用于根式沉井竖向承载力计算。而由岩土计算软件Flac3D获得的数值计算结果表明，根键可调动更多周围土体以抵抗顶部竖向载荷，使基础竖向承载性能显著增强。
3、对淮南、马鞍山现场根式沉井进行水平静载荷测试，确定根式沉井水平受力机理、荷载-位移曲线、井身位移分布曲线等。对比压入根键前后基础荷载-位移曲线可知，根式沉井可比同直径沉井基础水平承载力提高20%～60%，水平位移减少35%～45%。
4、以m法、p-y曲线法为基础，将根键平动与转动时产生的土反力作为附加节点力叠加到根键节点上，由荷载传递法推导了根式沉井水平位移与内力分布计算方程。编制根式沉井水平承载力计算程序，并对淮河公路桥和马鞍山长江大桥项目中试验根式沉井进行分析计算。与试验数据比较可知，本文提出的理论计算方法可用于沉井水平承载力计算。而由岩土计算软件Flac3D获得的数值计算结果表明，根键可调动更多周围土体以抵抗顶部水平向载荷，使基础水平向承载性能显著增强。
5、通过单井、三井、六井三组水平静载荷现场试验，测得群井基础效率系数，三沉井为1.02～1.21，六沉井为1.23～1.50，约束效率系数为1.43～1.53，平均影响效率系数为0.71～0.91，所有系数均随荷载及沉井数的增加而增加。
6、根据力平衡原理及位移协调条件推导了在组合荷载作用下根式沉井群的荷载-位移方程，并结合单个根式沉井竖直与水平承载力计算方法，计算了两种工况下马鞍山长江大桥根式沉井群锚锭基础设计方案的承台位移、转角、沉井顶部载荷。计算结果表明，两种工况下基础位移均能满足允许要求。