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桩基础的设计,包括桩基承载力、变形及抗震设计,应考虑桩-土相互作用。桩-土相互作用和土的变形特征、桩的变形特征和外部荷载形式等因素有直接关系,由于其复杂性,迄今为止,工程上仍没有完全解决该问题。本文基于桩-土相互作用特性及工作机理,建立了桩-土相互作用的弹性模型,并将该模型应用于单桩的动力响应计算、沉降计算以及水平受力特性的分析中。论文的主要研究内容和取得的工作成果如下: ⑴本文对桩-土相互作用模型的理论、特点及适用性进行了归纳总结,并针对Winkler模型中的参数进行了深入探讨,合理的选取参数能够使建立的模型更好地模拟桩-土相互作用。 ⑵基于桩-土相互作用的工作机理,建立了桩-土相互作用的弹性模型。该模型容易与工程中广泛使用的有限元软件,如ABAQUS等结合。应用该模型对在弹性地基上的单桩进行了动力响应分析,与解析解进行的误差对比证明:该模型具有较高的计算精度。 ⑶基于本文提出的弹性模型,结合有限元软件ABAQUS,计算了单桩竖向静荷载作用下的沉降量,并与《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)采用的分层总和法进行了对比。与分层总和法计算的单桩沉降量相比,弹性模型计算方法的结果较大,其主要原因是弹性模型计算方法考虑了桩端下所有压缩土层的沉降量。 ⑷将本文提出的弹性模型,应用于分析水平荷载作用下单桩的工作性能分析。通过工程算例,计算水平静荷载作用下单桩的水平位移、弯矩及剪力,并与《公路桥涵地基与基础设计规范》﹙JTG D63-2007﹚采用的m法进行结果对比。相比于m法,弹性模型计算方法计算得到的单桩水平位移较小,其主要原因是弹性模型计算方法在计算过程中考虑了整个单桩深度内各土层的地基抗力。