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随着城市建设的发展,抗拔桩开始广泛应用于承受浮托力为主的地下结构,而对于正在建设的上海世博500kV大容量全地下变电站这样一类大型工程而言,面临的是一种全新的抗拔桩课题,即该工程的抗拔桩全部深埋入地下,在抗拔桩基础上则面临着深基坑开挖,上覆土层的大面积卸载使得抗拔桩的承载力确定变得很复杂,因此如何分析深层开挖对抗拔桩承载力的影响是一个值得探讨的问题。
本文首先采用弹塑性有限元法合理地模拟分析了上海市某工程实例的抗拔桩原位试验结果和世博地下变工程原位试桩结果,在此基础上,利用上述分析得到的计算参数,进一步探讨了深层开挖条件下抗拔桩的承载力变化特性,并为今后深层开挖条件下抗拔桩承载力的设计和施工提供了理论指导。
利用数值分析得到的扩大头塑性势面,分别针对扩底抗拔短桩和中长桩,采用整体剪切和局部滑移面两种假设,通过极限平衡法对扩底抗拔桩的极限承载力进行了理论分析。
在此基础上,采用理论基础更为严谨的多块体平移滑动上限分析方法对上海软土地区小扩径的扩底抗拔中长桩的承载机理进行了进一步的理论研究,并将上限解和极限平衡解进行了对比分析,从而进一步验证了极限平衡法的合理性和适用性。
基于局部滑移面假设,仍然采用极限平衡法,应用经典Mindlin应力解计算开挖卸载在开挖面下引起的附加应力,建立了一套深层开挖条件下抗拔桩承载力的简化分析和设计方法。
利用离心模型试验探讨了开挖条件下抗拔桩的承载特性,并将试验结果和本文的数值模拟分析方法和极限平衡法计算结果进行对比,验证了本文理论分析方法的合理性。
最后,给出了本研究的结论并对下一步研究工作进行了展望。