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在实际工程中,如高层建筑、港口、桥梁、近海钻井平台、高耸塔型建筑等,桩基础很少单独承受竖向或水平向荷载,通常情况下可能同时承受竖向和水平向荷载的共同作用,即复合荷载作用。复合荷载作用下桩基的受力性状比单独受竖向或水平向荷载作用的情况更复杂,其荷载传递过程和破坏机理也较为复杂,且受很多因素的影响。为了进一步揭示复合荷载作用下桩基的受力变形规律,本文进行了以下几个方面的研究:(1)基于弹性地基梁理论,采用综合刚度原理和双参数法,综合考虑桩身自重、摩阻力、变刚度、变截面等多种因素对桩基内力及位移的影响,通过对复合荷载作用下桩基的各微元段进行受力平衡分析,建立了考虑P-Δ效应的各特征桩段的控制微分方程。在此基础上,分别讨论了桩顶无自由长度、桩顶有自由长度以及桩顶自由的桩柱式桥墩三种情况下桩基的内力计算过程,推导出基于地基系数法的桩的有限差分解,并采用MATLAB语言编程软件编制了相应的程序,进而依托实例进行验证。结果表明,推导的复合受荷桩计算的综合刚度和双参数法的有限差分解是正确可靠的,可应用于桥梁桩或高承台桩在水平和竖向荷载共同作用下的计算。(2)在大型通用有限元软件ABAQUS的平台上,结合综合刚度原理和双参数法,提出复合荷载作用下考虑P-Δ效应的改进的弹性杆系有限元法,建立弹性地基梁模型。以实际工程为依托,将有限差分法及改进杆系有限元法的计算结果与现场的监测数据对比分析,验证两种方法的正确性。实例验证表明,现有m法的幂级数解析解及相应有限元解计算的复合受荷桩的剪力结果偏小,将导致桩身箍筋配筋量的不足,偏于不安全。同时,对外露段不大的桩或低承台桩,纵横弯曲或P-Δ效应将趋于不明显。(3)依托室内模型试验资料,展开研究水平地面上复合荷载作用下桩基的受力变形性质,重点讨论两者极限状态(刚性短桩、柔性长桩)受复合荷载作用的桩基特性。利用大型非线性通用有限元软件ABAQUS对水平面上刚性混凝土预制短桩和大直径柔性长桩进行三维有限元分析研究,将桩基模型试验与有限元数值模拟方法结合起来,以此得出两种桩型在复合荷载作用下桩基内力、变形以及桩侧土压力的分布规律。(4)在室内模型试验的基础上,利用大型非线性通用有限元软件ABAQUS,建立坡顶面复合受荷桩的三维有限元模型,以边坡面承重阻滑单桩和双排桩为研究对象,对比研究了边坡顶面复合荷载作用下两种桩型的桩基内力变形、桩侧土压力分布以及边坡变形和破坏规律,并重点讨论了承重阻滑双排桩前后排距、桩径尺寸大小、连梁刚度、自由段长度以及桩身嵌固深度等参数的影响。