【正文】 修正。 根據(jù)沉降隨時(shí)間的變化特征確定極限承載力：取 S— logt 曲線尾部出現(xiàn)明顯 向下彎曲的前一級(jí)荷載值。確定樁極限承載安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 17 力的方法主要有以下一些： （ 1）根據(jù) P— S 曲線出現(xiàn)顯著轉(zhuǎn)折確定 這是確定極限承載力的基本方法，極限荷載取 P— S 曲線由平緩變?yōu)榧眲∠? 降時(shí)的 過(guò)渡點(diǎn)。我國(guó)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（ JGJ 94— 94）規(guī)定一級(jí)建筑樁基應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)，并結(jié)合靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入等原位試驗(yàn)方法綜合確定單樁豎向極限承載力。很多學(xué)者也探討過(guò)考慮土的 壓縮性的極限端 阻的計(jì)算，在此對(duì)他們的理論不再一一列舉。由樁的外部強(qiáng)度穩(wěn)定準(zhǔn)則確定樁的承載力，是指由樁的周圍介質(zhì)與樁接觸面的剪切強(qiáng)度決定樁的承載力；由樁的功能性穩(wěn)定準(zhǔn)則分析計(jì)算樁的承載力，一般是指由樁基的沉降來(lái)決定樁承載力的方法。關(guān)于影響大直徑深長(zhǎng)鉆孔灌注樁承載力因素的研究，不少學(xué)者從施工質(zhì) 量、承載力的確定方法、計(jì)算模型、巖土層條件等不同的角度作出不少的探索 和研究，但是由于影響其承載力因素繁多復(fù)雜，目前系統(tǒng)的研究還不夠，很多 的研究沒(méi)有普遍性，大大的影響其理論及工程實(shí)踐的發(fā)展，隨著越來(lái)越多的大 直徑深長(zhǎng)鉆孔灌注樁的使用，對(duì)于其承載力理論的進(jìn)一步研究是非常有必要的， 以便設(shè)計(jì)人員更好的根據(jù)不同的地區(qū)進(jìn)行較為合理的設(shè)計(jì)，同時(shí)也可降低成本 和造價(jià)。 20世紀(jì) 80年代中期，在美國(guó)提出了一種樁承載力自平衡試驗(yàn)法 (也稱 Osterberg試樁法 )，國(guó)內(nèi)清華大學(xué)、東南大學(xué)等已開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行研究，該 法是省去試驗(yàn)的外加反力系統(tǒng)，通過(guò)在樁體內(nèi)植入扁式千斤頂進(jìn)行試驗(yàn)，裝備 簡(jiǎn)單，無(wú)需構(gòu)筑笨重的反力設(shè)施，而且可以清楚地分出側(cè)摩阻力與端摩阻力分 布和各自的荷載～位移曲線，試驗(yàn)成本也大大降低，近幾年來(lái)該方法在我國(guó)公 路和鐵路上得到推廣應(yīng)用。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (ANN)是由大量而簡(jiǎn)單的處理單元以某種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)廣泛 的互 相連接而形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 Ellison等人于 1971年較早將有限元法用于單樁沉降計(jì)算分析，首先使用二維軸對(duì)稱有限元法來(lái)分析鉆孔灌注樁，Ottaviani將三維有限元用于群樁的分析，尤其是樁身與土之間的荷載傳遞特性。 Poulos和 Davis， Mates和 Poulos等以作用在各單元樁段四周圓環(huán)面積上的均布荷載代替樁側(cè)剪應(yīng)力分布，并且 Poulos于 1980年出版了基于彈性理論的樁基礎(chǔ)經(jīng)典著作 Pile Foundation AnalysiS And Design ，書中對(duì)樁基負(fù)摩阻力的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，下拉荷載的時(shí)間效應(yīng)，單樁負(fù)摩阻力的理論解答，群樁負(fù)摩阻力的綜合分析以及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論分析結(jié)果的對(duì)照作了一個(gè)整體的闡敘，對(duì)以后的研究工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這些非線性彈簧的應(yīng)力～應(yīng)變關(guān)系，即表示樁側(cè)摩擦阻力 ? (或樁端抗力 ? )與剪切位移 S間的關(guān)系 (? ～ s或? ～ s關(guān)系 )，這一關(guān)系一般就稱作傳遞函數(shù)。 (3)大直徑深長(zhǎng)鉆孔灌注樁因其樁身剛度大，除能承 受較大的豎向荷載外，還能承受較大的水平荷載，故能有效地充當(dāng)坡地抗滑樁以及建筑物基坑開(kāi)挖的支護(hù)樁。擠土樁主要有打入或壓入的混凝土方樁、預(yù)應(yīng)力管樁、鋼管樁和木樁。 按樁的使用功能分類 ( 1) 豎向抗壓樁 : 豎向抗壓樁主要承受豎向荷載 , 是主要的受荷形式。 （ 2）端承型樁 ①端承樁 : 在極限荷載作用狀態(tài)下 , 樁頂荷載由樁端阻力承受的樁。無(wú)錫八百伴商貿(mào)中心樁基試樁直徑 lm，樁長(zhǎng) ；南京長(zhǎng)江 二橋 2個(gè)主塔樁基鉆孔灌注樁直徑 3． 0m的，樁長(zhǎng)達(dá) 83 m和 102 m；蕪湖長(zhǎng)江大橋樁基礎(chǔ)運(yùn)用了樁徑 2． 5m和 3． 2m，有效樁長(zhǎng) 50~ 63m的鉆孔灌注樁；蘇通長(zhǎng)江公路大橋工程中的一些鉆孔灌注樁的樁徑達(dá) 2． 8m，樁長(zhǎng)達(dá) 132m；湖南省湘潭二橋工程中運(yùn)用了樁徑 5m和 3． 5m的鉆孔灌注樁。 對(duì)該工程 1， 2號(hào)試樁的曲線進(jìn)行分析，得出該地區(qū)有關(guān)樁頂荷載與沉降關(guān)系的一些結(jié)論，并按一定樁頂沉降量計(jì)算得到直徑 ，為以后的設(shè)計(jì)提供了參考，具有一定的實(shí)用價(jià)值。 樁及樁基礎(chǔ)的分類 樁可按承載性狀、使用功能、樁身材料、成樁方法和工藝、樁徑大小等進(jìn)行分類。 （ 1）鋼筋混凝土樁 混凝土樁是目前應(yīng)用最廣泛的樁 , 具有制作方便 , 樁身強(qiáng)度高 , 耐腐蝕性 能好 , 價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)。 ( 4) 復(fù)合受荷樁 : 承受豎向、水平荷載均較大的樁 , 應(yīng)按豎向抗壓樁及水平受荷樁的要求進(jìn)行驗(yàn)算。 7. 按樁徑大小分類 （ 1）小樁 d≤ 250mm （ 2）中等直徑樁 d=250 800mm （ 3）大直徑樁 d≥ 800mm Q 圖 樁的受力與承載如圖 ，本文主要研究大直徑深長(zhǎng)鉆孔灌注樁的豎向極限承載力。 (7)大直徑深長(zhǎng)灌注樁可采取擴(kuò)大底部的形式，更好地發(fā)揮樁端土的作用。而位移協(xié)調(diào)法是由 Seed和 Reese(1955)、 Coyle和 Reese (1966)提出的。分析時(shí)假定樁側(cè)上、下土層之間沒(méi)有相互作用，此外，認(rèn)為摩擦樁一般在工作荷載作用時(shí)，樁端承擔(dān)荷載較小，計(jì)算中可略去，即假定樁沉降主要由樁側(cè)荷載傳遞引起。 邊界元法計(jì)算工作量比有限元法要小，只需要對(duì)樁土界面進(jìn)行離散，在接 觸面用荷載傳遞函數(shù)或彈性理論模擬土的性狀，建立樁土之間的平衡和位移協(xié) 調(diào)關(guān)系。不少專家學(xué)者己經(jīng)在這方面展開(kāi)了 積極的探索并取 得了階段性成果。 樁底沉渣對(duì)承載力的影響比較突出。大量的這方面的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，為我們研究樁的承載性 狀提供了寶貴的數(shù)據(jù)，本文則 試圖利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的成果并結(jié)合理論研究方法對(duì) 大直徑深長(zhǎng)鉆孔灌注樁的承載性狀作較為系統(tǒng)的研究。 現(xiàn)在樁基一般是根據(jù)樁的承載能力進(jìn)行設(shè)計(jì)。suq vK v? ? ? ??? () 對(duì)正常固結(jié)粘性土， 0 1 sinK ???? ， ???? ? — 系數(shù)，對(duì)正常固結(jié)粘性土， (1 sin ) ta n? ? ????? 0K — 土的靜止土壓力系數(shù) ? — 樁土間外摩擦角 v?? — 樁側(cè)計(jì)算分層土的平均豎向有效應(yīng)力 ?? — 樁側(cè)土的有效內(nèi)摩擦角 ? 法考慮了樁身與樁周粘性土邊界上的摩擦作用和邊界上的法向應(yīng)力，該方 法又稱為“排水法”或“有效應(yīng)力法”。自平衡 法由美國(guó)西北大學(xué)教授 Jorj Osterberg 于 80 年代中期研制成功，是近年應(yīng)用較廣泛的一種方法，特別是在橋梁工程中。各國(guó)關(guān)于極限荷載下的樁頂絕對(duì)下沉量很不相同。 （ 2）斜率倒數(shù)法 此法假設(shè) P— S 曲線為雙曲線關(guān)系： sQ a bs? ? () 當(dāng) S→∞時(shí)， Q=Qu 11l i m l i mu sssQaa bs bbs? ? ? ?? ? ?? ? () （ 3） 拋物線法 Mazurkiewicz 假設(shè) PS 曲線在破壞荷載前呈拋物線，提出用外插法求破壞荷載。 (5) 繪制 22/P K P?? ? 折線連點(diǎn)圖，根據(jù)該圖確定屈服荷載 Py。 2．某級(jí)荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的 2倍，且經(jīng) 24h尚未達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。 慢速維持荷載法加載要求： 1．每級(jí)荷載施加后按第 1 4 60min測(cè)讀樁頂沉降量，以后每隔30min測(cè)讀一次。 對(duì)較差的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化處理，處理方法是對(duì)明顯的不良數(shù)，對(duì)不太規(guī)則的數(shù)據(jù)根據(jù) PS 曲線的平滑性進(jìn)行平滑處理。 根據(jù)沉降量確定極限承載力：對(duì)緩變型 Qs 曲線一般可取 s=40 60mm 對(duì)應(yīng) 的荷載，對(duì)于大直徑樁可取 s= (D 為樁端直徑，大樁徑取低值，小樁 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 18 徑取高值 )所對(duì)應(yīng)的荷載；對(duì)于細(xì)長(zhǎng)樁（ l/d80）可取 s=60 80mm 對(duì)應(yīng)的荷載。但在工程實(shí)際中，上述的破壞狀態(tài)是沒(méi)有現(xiàn)實(shí)意義的，因此，在各種文獻(xiàn)和規(guī)范中，往往從實(shí)用的角度出發(fā)，對(duì)極限承載力做出假設(shè)性或經(jīng)驗(yàn)性的規(guī)定。靜載試 驗(yàn)與單樁受靜荷載時(shí)的實(shí)際狀態(tài)最為相似，同時(shí)靜載試驗(yàn)還能提 供樁頂荷載與單樁沉降之間的關(guān)系?？紤]端阻的深度效應(yīng) 的樁端阻力的計(jì)算，可以采取簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)辦法處理。 由于樁是結(jié)構(gòu)力學(xué)中最為簡(jiǎn)單的受力桿件，所以由樁的內(nèi)部強(qiáng)度穩(wěn)定準(zhǔn)則分析確定單樁承載力比較簡(jiǎn)單。大直徑深長(zhǎng)鉆孔灌注樁具有與一般樁有著不同的 承載特點(diǎn)，影響其單樁極限承載力的因素很多且不穩(wěn)定，合理地確定其極限承 載力，充分提高樁基的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益，是工程設(shè)計(jì)人員和施工人員十分 關(guān)心的 問(wèn)題。目前已在荷蘭、加拿大、美國(guó)、 德國(guó)、日本、韓國(guó)和新加坡等國(guó)得到認(rèn)可和應(yīng)用，我國(guó)建設(shè)部的質(zhì)檢中心于 1995 年 6月 ，首次運(yùn)用靜動(dòng)法成功地進(jìn)行了灌注樁承載力的測(cè)試表演，但至今未能 得到全面推廣。用灰色系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)單 樁承載力和沉降還有不受樣本數(shù)量限制的優(yōu)點(diǎn)。自 1966年美國(guó) Clough和 Woodward首先用有限元法分析土壩以來(lái)，有 限元法在巖土工程中的應(yīng)用發(fā)展迅速。這些方法的共同特點(diǎn)都以彈性連續(xù)介質(zhì)理論模擬樁周土體的響應(yīng)，并都使用了在半無(wú)限體內(nèi)施加荷載的 Mindlin方程求解。這種方法的基本概念是把樁劃分為許多彈性單元，每一單元與土體之間用非線性彈簧聯(lián)系，以模擬樁～土間的荷載傳遞關(guān)系；樁端處土也用非線性彈簧與樁端聯(lián)系。 (2)大直徑深長(zhǎng)鉆孔灌注樁屬于非擠土樁，施工基本無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、無(wú)地面隆起或側(cè)移，也無(wú)濃煙排放，因而對(duì)環(huán)境影響小，對(duì)周圍建筑物、路面或地下設(shè)施等危害小。 （ 3）擠土樁 在成樁過(guò)程中，樁周圍的土被擠密或擠開(kāi)，使樁周圍的土受到嚴(yán)重?cái)_動(dòng)，土的原始結(jié)構(gòu)遭到破壞，土的工程性質(zhì)發(fā)生很大變化。 （ 5）砂石樁 主要用于地基加固和擠密土壤。如穿過(guò)軟弱地層嵌入較堅(jiān)實(shí)的硬粘土的樁。目前，大直徑鉆孔灌注樁的直徑已達(dá) 5m，甚至更大，入土深度已達(dá) 120m以上。 針對(duì)樁基工程應(yīng)用中的兩個(gè)首要問(wèn)題：承載力計(jì)算和沉降計(jì)算進(jìn)行了研究，并對(duì)嵌巖樁 和非嵌巖樁分別得出了工作荷載下單樁沉降的估算公式，同時(shí)又分別研究了在工作荷載和極限荷載下的樁頂沉降關(guān)系。 按承臺(tái)位置高低分類 ( 1) 高承臺(tái)樁基 : 由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的需要 , 群樁承臺(tái)底面有時(shí)設(shè)在地面或局部沖刷線之上 , 這種樁基稱為高承臺(tái)樁基。它可分為預(yù)制混凝土方樁、預(yù)應(yīng)力混凝土空心管樁和灌注混凝土樁等。 按成孔方法分類 （ 1）非擠土樁 非擠土樁是指成樁過(guò)程中樁周土體基本不受擠壓的樁。 fQbQ安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 5 單樁豎向極限承載力 單樁豎向極限承載 力：?jiǎn)螛对谪Q向荷載作用下達(dá)到破壞狀態(tài)前或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大荷載。 混凝土預(yù)制樁和大直徑鋼管樁一般不能擴(kuò)底，沉管灌注樁之所以能擴(kuò)底 (如弗蘭 基樁等 )，也完全由于它采取了就地灌注的施工工藝。位移協(xié)調(diào)法得到的傳遞函數(shù)一般比較復(fù)雜，要從其它途徑獲得，如根據(jù)平衡條件和位移協(xié)調(diào)原 則，經(jīng)反復(fù)試算以求得樁身軸向力和樁側(cè)摩阻力。以上所述剪切位移傳遞法不考慮上、下土層之間的作用，并認(rèn)為地基土的剪切變形是線彈性的，且樁～土間不發(fā)生滑動(dòng)，這些均與樁的實(shí)際工作性狀差別較大 。但是邊界元法難以處理土的非均質(zhì)性，且需要對(duì)解析點(diǎn)進(jìn)行雙重積分， 有時(shí) 這很困難并費(fèi)時(shí)。 1． 3． 6 試驗(yàn)方法 目前研究樁基承載性狀主要是指通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或模型試驗(yàn)，建立土的物理 力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與樁基承載性狀的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證明，沉渣厚度大小往往決定樁的破壞方式，使樁沉降量比正常樁大，樁端土的承載力在允 許的樁頂沉降下難以發(fā)揮。 本文以江陰長(zhǎng)江大橋北塔橋墩灌注樁工程為背景，基于大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析該地區(qū)大直徑深長(zhǎng)鉆孔灌注樁的荷載傳遞性能，對(duì)單樁進(jìn)行分析，并與實(shí)測(cè)對(duì)比。單樁的極限承載力一般是由單 樁外部強(qiáng)度穩(wěn)定準(zhǔn)則所確定。 對(duì)于砂性土，樁身與樁周土邊界上排水狀態(tài)占優(yōu)，邊界上有效粘聚力為零， 樁側(cè)摩阻力可采用 ? 法直接計(jì)算，表達(dá)式與式（ ）相同。自平衡法是事先在樁身或樁底埋置荷載箱，然后澆筑成樁，待混凝土達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后，通過(guò)油泵給荷載箱加壓。 太沙基曾指出“除非樁的下沉量至少等于 10%的樁徑，否則達(dá)不到破壞荷載” 由此，很多國(guó)家和研究者以樁頂下沉量為 10%樁徑時(shí)的荷載為極限荷載。波蘭樁基規(guī)范也采用此法，只是把 Mazurkiewicz 所稱的破壞荷載稱為極限荷載。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明