超高层、大跨度建筑的发展要求提高基础的承载力,为大直径桩的应用与研究提供了契机。大直径桩不但具有很高的承载力和较小的变形,而且还具有使用灵活、计算简洁、施工方便、节省材料等优点,因而被工程上日益广泛地采用为首选的深基础型式。通过理论分析研究新的确定大直径单桩竖向承载力的计算方法以指导工程实践,具有非常重要的实际意义。 由于大直径桩的荷载传递机理和变形特征与普通中、小直径桩存在着明显的差异,因此,用中、小直径桩计算理论来分析大直径桩是不合适的。正是由于大直径桩的承载力很高,因而对大直径桩的现场试验研究受到诸多限制,使得试验成果和经验资料相对较少,理论研究也就相对滞后。本文在结合以往的试验成果及试验数据的基础上,基于国内外关于大直径桩问题的研究现状,对大直径桩的竖向荷载变形机理进行了研究,分析了大直径桩的工作性能及单桩的荷载传递机理,讨论了对单桩在竖向荷载作用下的传递性状以及桩侧阻力和桩端阻力的影响因素和它们之间的相互强化影响。 本文以剪切位移法为基础,考虑桩-土共同作用,并结合荷载传递系数法和弹性理论法,推导出了在多层地基中大直径桩的荷载传递矩阵,在桩端应用双曲线荷载传递模型来考虑土的非线性影响,考虑桩端土的尺寸效应,对加载过程中土的剪切模量进行了修正,并对模型中的参数进行了分析讨论。 结合工程实例采用荷载传递矩阵计算了多层地基条件下桩的荷载-沉降曲线,且与实测结果符合较好,该方法较好地吸收了剪切位移法、荷载传递系数法和弹性理论法的优点,并能考虑多层地基和土的非线性变形特点,同时利用该方法对影响荷载沉降曲线的参数进行了分析,证明该方法对大直径桩竖向承载力计算的可行性,验证了理论的合理性。