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随着经济建设的发展和城市化水平的提高,各种超高层建筑、大跨度桥梁
以及体型更为复杂的功能性建筑物或构筑物在世界各地不断涌现,这就对如何
选用合理、安全而又经济的深基础设计方案提出了更高的要求。近年来,在作
为深基础主要形式的桩基理论研究方面,国内外的专家学者已经取得了很大进
展,包括桩基荷载传递机理、设计理论、成桩工艺、动力特性以及桩-土-承台
共同作用等方面都有了比较一致的认识。但是,由于各地地层土质和使用条件
以及桩土相互作用的复杂性,伴随着各种新桩型的出现、新工艺的应用和新概
念的提出,传统的桩基的设计理论和研究方法也遇到了新问题。
本文首先在对单桩荷载传递试验的理论研究和发展现状的调查的基础上,
进行了一定数量的混凝土桩的现场静载试验,试验中在桩身土层分界面处设置
了钢筋应力计,测出桩身的实际应力状态,应用MATLAB数据处理和结果可视化
的优势编制计算程序,分析单桩荷载传递的特性。
其次,对上例不同土层中的桩侧摩阻力与位移的关系进行拟合,应用增量
迭代法,将桩体沿桩长方向划分成有限个计算单元,由荷载传递分析法中的矩
阵位移法求解平衡方程。同样用MATLAB编写分析计算程序,可方便地得到桩身
各单元的力和位移以及Q-S曲线,再对该计算结果与试验测得的实际状态进行
分析,对比两种状况能否取得较好的一致,并分析其原因。
然后,利用上述荷载传递分析法的计算程序,确定合适的荷载传递函数模
型和桩、土的参数。在其他条件不改变的情况下,对影响桩身荷载传递特征比
较明显的土性、长径比和桩体刚度等参数进行不同的模拟。通过以上分析,从
结果中可以更直观地看到各种因素对桩身荷载传递的影响。
探讨了PHC桩荷载传递试验由填芯引起的Q-S曲线变化和上海地区由于软
土软化对钢管桩承载力影响的问题。最后,对各因素对单桩承载形状的影响进
行了总结,并对本文荷载传递分析法计算程序功能的完善和优化也做了简要的
探讨。
关键词:荷载传递法,机理分析,Q-S曲线,MATLAB