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PHC管桩具有施工质量容易控制、施工速度快、工后沉降及不均匀沉降小、单桩承载力高、单位承载力造价便宜等优点。工程中其多应用于工业与民用建筑中，在高速公路桥梁工程中尚未得到推广应用。对PHC管桩承台的优化设计方法，管桩填芯补强和管桩桩-土-承台之间的相互作用等问题，国内外缺乏系统的分析。因此，对其进行深入研究是十分有必要的。
本文在PHC管桩现场和室内试验的基础上，通过理论分析和数值模拟，从PHC管桩承台优化设计、PHC管桩填芯补强和PHC管桩群桩效应系数和承台荷载分担比等几个方面进行研究。在此基础之上，研究高速公路桥梁工程PHC管桩基础的优化设计问题，主要研究内容和成果总结如下：
(1)对承台设计的两种模式进行对比分析，通过研究高速公路桥梁工程PHC桩基础的特点，提出高速公路桥梁PHC桩承台的撑-系杆设计模式；分析在该设计模式中影响承台承载力的各种主要因素，并对其和承台承载力的关系进行研究；综合上述具体分析和研究结论，在考虑众多影响因素的前提下，设想并建立了具体的承台优化设计的模型函数，使其可以根据工程实际参数运用MATLAB进行具体的优化设计计算。
(2)通过研究PHC管桩水平荷载作用下的承载特性，分析各主要因素对PHC管桩水平承载特性的影响，根据水平受荷管桩桩身承载特性，通过理论计算，分析填芯对管桩极限抗弯承载力和抗剪承载力的影响，对填芯体混凝土强度等级、配筋率、配筋形式对管桩承载力的影响进行分析研究，并且运用有限元分析了填芯对管桩桩身应力分布的影响和管桩合理填芯长度的取值。
(3)通过有限元计算，得到了PHC管桩的群桩效应系数和承台荷载分担比规律，主要分析了PHC管桩的群桩效应系数和承台荷载分担比与桩长、桩间距及桩数之间的关系。
(4)通过PHC管桩在宁常高速公路桥梁工程中的应用实例，从桩型、桩长、桩数、桩的平面布置、承台和管桩填芯等几个方面，进行了PHC管桩优化设计的研究；通过分析桥梁动静载试验和群桩桩基荷载观测结果，验证了PHC管桩在高速公路桥梁工程中应用的适用性和本文优化设计的可行性。