【導讀】的過程和規(guī)律，對涉及樁側和樁端阻力性狀的許多方面進行了詳細的闡述。的設計提供了參考，具有一定的實用價值。針對樁基工程應用中的兩個首要問題：承載力計算和沉降計算進行了研究，研究了在工作荷載和極限荷載下的樁頂沉降關系。1．3大直徑深長鉆孔灌注樁單樁豎向承載性狀理論研究方法現(xiàn)狀????1．3．5灰色系統(tǒng)理論、神經網(wǎng)絡理論和最優(yōu)化理論???????

　　

【正文】 定極限承載力明確簡單，又可分為絕對下沉量和相對下沉 量。各國關于極限荷載下的樁頂絕對下沉量很不相同。 太沙基曾指出“除非樁的下沉量至少等于 10%的樁徑，否則達不到破壞荷載” 由此，很多國家和研究者以樁頂下沉量為 10%樁徑時的荷載為極限荷載。 Vesic 建 議對打入樁和灌注樁分別取樁頂下沉量為 10%和 25%樁徑時的荷載為極限荷載。對大直徑鉆孔灌注樁，荷 蘭規(guī)范和一些學者（ De Beer 1988。Jamiolkowskietal 1998）推薦 S=— 時的荷載為極限荷載。 （ 4）根據(jù)樁頂下沉隨時間的發(fā)展的規(guī)律確定 S— logt 曲線在形狀上能比較靈敏的反映樁與土的工作狀況。該曲線的斜率反映了樁頂下沉的速率，概略地說明了某級荷載下樁周土與樁地土的塑性變形的發(fā)展程度。因此，很多文獻按 S— logt 曲線形狀的變化特征來確定極限荷載，一般取 S— logt 曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值。 我國《建筑樁基技術規(guī)范》（ JGJ 94— 94）按下列方法 綜合確定單樁豎向極限承載力。 根據(jù)沉降隨荷載的變化特征確定極限承載力：對于陡降型 Qs 曲線取 Qs 曲 線發(fā)生明顯陡降的起始點。 根據(jù)沉降量確定極限承載力：對緩變型 Qs 曲線一般可取 s=40 60mm 對應 的荷載，對于大直徑樁可取 s= (D 為樁端直徑，大樁徑取低值，小樁 安徽理工大學畢業(yè)論文 18 徑取高值 )所對應的荷載；對于細長樁（ l/d80）可取 s=60 80mm 對應的荷載。 根據(jù)沉降隨時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 向下彎曲的前一級荷載值。 極限承載力外推法 以上方法確定極限承載力都是試驗靜荷載已經達到極限荷載，很多情況下試 驗荷載并不能達到極限荷載，如極限 荷載超過錨樁的最大抗拔力或壓重平臺的最 大重量時。此時就需要根據(jù)不完全的 P— S 曲線，通過數(shù)學處理，推算樁基的極限承載力。一般有以下一些方法： （ 1）百分率數(shù)解法 VanderVeen（ 1953）假設 P— S 曲線符合指數(shù)方程： ? ?1 ex p ( )uQ Q s?? ? ? () 其中 ? 為反映 P— S 曲線形狀的系數(shù)，式（ ）亦可表示為 ： ln(1 / )us Q Q??? () 由式 (210)知當 S 趨于無限大時，樁頂荷載達到極限荷載。在 Slog(P/Pu)坐標系中，極限荷載對應于 Sln(P/Pu)曲線群中的一根直線。 （ 2）斜率倒數(shù)法 此法假設 P— S 曲線為雙曲線關系： sQ a bs? ? () 當 S→∞時， Q=Qu 11l i m l i mu sssQaa bs bbs? ? ? ?? ? ?? ? () （ 3） 拋物線法 Mazurkiewicz 假設 PS 曲線在破壞荷載前呈拋物線，提出用外插法求破壞荷載。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。 Bullen（ 1958）假設 PS 曲線前段為直線，后段為拋物線，兩段線在比例極 限處交會，并假定在極限荷載處 PS 曲線已成垂直。 （ 4）灰色理論 灰色預測理論是八十年代初 發(fā)展起來的一種新型預測理論。自 82 年灰色理論建立以來，已廣泛應用于農業(yè)、經濟、醫(yī)療、生態(tài)、水利、氣象、地質、軍事、 文化、教育、交通、管理、工業(yè)控制等幾十個領域?；疑到y(tǒng)（ Grey System） 安徽理工大學畢業(yè)論文 19 是指相對于一定的認識層次，關于系統(tǒng)的信息部分已知、部分未知，即信息不完全。系統(tǒng)內部的信息是指：關于系統(tǒng)因素的信息，關于系統(tǒng)結構的信息，關于系統(tǒng)作用原理的信息。 (a).靜載荷試驗 PS 曲線的灰色建模 對于單樁靜荷載試驗可以建立沉降的一階動態(tài)微分方程 GM(1,1)模型。對等 增量荷載 序列 P={P1,P2，?， Pn}有沉降序列△ s=｛△ s(1)， △ s(2)，?， △s(n)｝，對原始沉降序列做一次累加生成運算，得到新序列 s={s(1)， s(2)，?，s(n)}，其中 s(n)為第 n 級時的累積沉降量， 1( ) ( )nis n s i???? () 按灰色系統(tǒng)建模方法，可得序列 s={s(1)， s(2)，?， s(n)}白化形式的一階微分方程，記為 GM(1,1)： ds as udn ?? () 其離散響應為： ( 1 ) ( (1 ) ) aiuus i s eaa?? ? ? ? ? () 還原模型值（沉降預測值）為： ( 1) ( )s s i s i? ? ? ? () 式中， a,u待辨識的灰參數(shù)，設 A = [a,u]T ,則 1()TTnA B B B Y?? () 其中 ? ?? ?? ?1( 1 ) ( 2) 12 ( 2)1( 3 )( 2) ( 3 ) 1,2.............................()1( 1 ) ( ) 12nssssssBYsns n s n????????????????????????????? ? ??? () (b).模型的精度檢驗預測值的殘差為： ? (i) ( ) ( )s i s i?? ?? ， 1,2, ,in? () 相對誤差 e(i) e(i) = ε (i)/Δ s(i) 100% 從 e(i)值的大小可看出預測精度的大小。 安徽理工大學畢業(yè)論文 20 (c).預測精度的優(yōu)化 預測精度的優(yōu)化包括原始數(shù)據(jù)的優(yōu)化、 GM(1,1)模型的優(yōu)化和預測結果的人 為修正。 對較差的現(xiàn)場試驗原始數(shù)據(jù)需要進行優(yōu)化處理，處理方法是對明顯的不良數(shù)，對不太規(guī)則的數(shù)據(jù)根據(jù) PS 曲線的平滑性進行平滑處理。 最初建立的 GM(1,1)預測模型，并不一定和實際情況相吻合，為了提高預測的精度，需要對 GM(1， 1)模型進行優(yōu)化處理， GM(1,1)模型的優(yōu)化主要是建立生成殘差模型，生成殘差模型以生成數(shù)的殘差為原始數(shù)據(jù)，建立生成殘差 GM(1,1) 模型，并將該模型所獲得的殘差預測值與原 GM(1,1)的預測值相迭加對模型進行 修正。 當用于建模的 PS 曲線的數(shù)據(jù)未進入塑性狀態(tài)時， GM(1,1)模型的預 測結果往往產生較大的偏差，預測結果往往偏大，此時，需要對預測結果乘以 的折減系數(shù)。 (5) 22/P K P?? ? 法 該法假設試樁的 PS 曲線末端符合如下指數(shù)函數(shù)： Si=a exp(bPi) a、 b 為回歸系數(shù)，該法的求解步驟如下： (1) 對實驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，求出 a、 b。 (2) 計算 PS 曲線上每段折線的一階數(shù)值導數(shù) Ki,Ki=(△ S/△ P)i,其幾何意義為 PS曲線的斜率 。 (3) 計算每級荷載下 Ki 的一階導數(shù)（ △ K/△ P） ,其幾何意義為斜率的變化率，即 PS 曲線的彎曲程度 (4) 計算每級荷載下 Ki 的二階導數(shù)（ 22/KP??），其幾何意義為 PS 曲線彎曲程度的變化率，也就是折線的轉折程度變化率。 (5) 繪制 22/P K P?? ? 折線連點圖，根據(jù)該圖確定屈服荷載 Py。根據(jù)統(tǒng)計分析表明，樁的屈服荷載與極限荷載的比值為 。 ．小結 本章主要結合相關文獻，回顧了近似理論法和 靜荷載試驗確定單樁承載力的 方法， 節(jié)主要介紹了計算側阻力的“ ? 法”“ ? 法”“ ? 法”和計算端阻力的極限平衡理論， 節(jié)概述了根據(jù)靜荷載試驗確定極限荷載， 節(jié)介紹了根據(jù)不完整的靜荷載試驗外推極限承載力的方法。本章內容為后面章的分析奠定了基礎。 安徽理工大學畢業(yè)論文 21 第 3章 大直徑深長鉆孔灌注樁現(xiàn)場靜載荷試驗研究 工程試樁簡況 江陰長江大橋一橋墩為直徑 ，樁長 80米以上，又在水中，試樁要達到極限承載力有一定難度，為了節(jié)約資金，加快施工，試樁就選在附近進行，如圖 2所示。樁的設計直徑 d=100cm， 1號試樁為摩擦樁，樁長 ,2號試樁為嵌巖的摩擦端承樁，樁長 。由 ，再求 。 地質鉆孔柱狀圖見圖 3。試驗方法采用慢速維持荷載法，試樁的反力裝置采用錨樁加堆載。樁身的應力應變采用電測，加荷采用油壓千斤頂，沉降采用百分表量測 。 慢速維持荷載法加載要求： 1．每級荷載施加后按第 1 4 60min測讀樁頂沉降量，以后每隔30min測讀一次。 2．試樁沉降相對穩(wěn)定標準：每一小時內的樁頂沉降量不超過 0． 1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次 (從每級荷載施加后第 30min開始，由三次或三次以上每 30min的沉降觀測值計算 )。 3．當樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定標準時，再施加下一級荷載。 4．卸載時，每級卸載為加載值的兩倍，每級荷載維持 1h，按第 1 60min測讀樁頂沉降量：卸載至零后，應測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為 3h，測讀時 間為 1 30min，以后每隔 30min測讀一次。 終止加載條件 1．某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的 5倍。注：當樁頂沉降能穩(wěn)定且總沉降量小于 40mm時，宜加載至樁頂總沉降量超過 40mm。 2．某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的 2倍，且經 24h尚未達到穩(wěn)定標準。 3．已達加載反力裝置的最大加載量。 4．已達到設計要求的最大加載量。 5．當工程樁作錨樁時，錨樁上拔量已達到允許值。 6．當荷載一沉降曲線呈緩變型時，可加載至樁頂總沉降量 60 80mm； 在特殊情況下，可根據(jù)具體要求加載至樁頂累計沉降量超過 80mm. 安徽理工大學畢業(yè)論文 22 圖 樁身彎矩分布圖 安徽理工大學畢業(yè)論文 23 圖 試樁樁位布置圖 安徽理工大學畢業(yè)論文 24 圖 鉆孔柱狀圖 安徽理工大學畢業(yè)論文 25 試驗成果見表 1，并用慢速維特荷載法，繪制出 QS曲線、 SlgQ曲線和 Slgt曲線，分別見圖 4 – 圖 6. （ a） （ b） 圖 QS? 曲線 （ a） 1號試樁 ；（ b） 2號試樁 安徽理工大學畢業(yè)論文 26 （ a） (