土体极限抗力与桩性状研究成果

本书对土体和岩石中的单桩进行了理论和应用分析。对于土体或岩石中的侧向受荷桩,在以下方面还需进一步研究：

(1)本书分别对砂土、黏土和岩石中的单桩的静力特性进行了线性和非线性分析。对于地面下10d深度内同时由砂土和黏土、土体与岩石组成的情况还需进一步讨论;

(2)对于特殊土体,如膨胀土、海洋钙质砂土中的侧向受荷桩,有必要对土体的性状和极限抗力作更多的理论研究和实例分析;

(3)本书主要对柔性长桩进行了分析,对于短桩,桩的性状不仅与土体有关,还与桩的嵌入长度有关。第2章的分析表明,对于桩土刚度较大的桩,地基反力模量较小,是否适用于刚性短桩尚需进一步的分析和验证。对于短桩的土体极限抗力模式与柔性长桩的差别,还需要大量理论研究和实例对比分析;

(4)由于室内或现场试验很难控制桩头约束为完全固定,本书进行的实例分析大部分基于桩头自由桩的试验结果。因此,在桩头固定与自由条件下,土体极限抗力的差别还需进一步的研究(Ashour&Norris,2000);

(5)本书基于试验现象,提出了群桩的分析模型和极限抗力折减的研究方法。该分析模型还需更多的试验验证(如采用X光摄像技术对群桩中土体的位移进行研究)和三维数值模拟分析。群桩中的荷载分配问题还需补充更多的研究和测试资料;

(6)侧向受荷桩的性状主要由浅层土体极限抗力控制。因此,对于低承台群桩,大尺寸承台的抗力效应对群桩性状的影响尚待研究(Mokwa&Duncan,2001);

(7)在桩-承台-土体相互作用的研究基础上,需要进一步研究上部结构-承台-桩-土体的共同作用;

(8)在海洋、水利、港口和交通工程中,桩基常常受到循环荷载作用。对于循环荷载作用下,土体极限抗力的折减(Matlock,1970;Reese等,1974;Reese等,1975;Long&Reese,1984)和桩土开裂效应(Randolph等,1988),本文基于海洋砂土中的侧向受荷桩性状进行了初步研究。更深入的研究,必须引入土体的循环特性、循环荷载作用下的桩土相互作用模型(如Swane,1983);(www.xing528.com)

(9)斜桩或叉桩的分析(如Rao,1994;Zhang等,2002)。在桥梁工程中,大量使用斜桩和叉桩。对于这种类型的桩基,需要研究地基极限抗力与桩基倾斜度之间的关系,从而进行优化设计;

(10)倾斜荷载作用下桩的承载力(Meyerhof& Ranjan,1972;Meyerhof等,1983)和变形分析。其中,单桩的轴向荷载和侧向荷载的耦合效应、群桩中的荷载分配问题、弯矩分配与平衡问题值得进一步地研究;

本书的理论和方法不仅适用于侧向受荷桩的分析,还可推广应用于如下地埋杆系结构的分析：

(1)基坑支护、挡土墙结构。在基坑支护和挡土墙结构设计中,一般也可采用Winkler地基梁法进行分析。与侧向受荷桩的作用机理相似,这类结构物的性状可能由浅层(5～7d深度内)被动侧的土体极限抗力控制。与侧向受荷桩不同的是,支护结构主要承受土体施加的侧向分布荷载。采用本文相似的分析方法,对基坑支护和挡土墙结构的被动侧土体极限抗力进行大量的实例分析;

(2)受土体位移作用的桩基(被动桩)或抗滑桩。如果已知土体位移或潜在滑坡作用在被动桩或抗滑桩上的侧向荷载(如Ito& Matsui,1975;沈珠江,1992;Stewart,1992),就可直接采用本文主动桩的分析结果和方法分析被动桩或抗滑桩。因此,对于被动桩或抗滑桩的分析,关键在于土体位移或滑坡引起的侧向荷载大小和分布;

(3)地埋管线。对于承受外部侧向荷载作用(如邻近堆载、交通荷载、开挖引起的土体位移等)的竖直地埋管线,可直接采用侧向受荷桩的分析方法进行分析。对于受竖向荷载作用(如土体塌陷、地面堆载、交通荷载等)的水平地埋管线,可采用与侧向受荷桩相似的方法研究沿长度方向上的变形和承载力,其中,关键在于确定荷载作用位置处的约束条件;

(4)锚杆等。在现有锚杆设计方法中,一般只考虑锚杆的轴向剪切阻力,而没有考虑锚杆的横向(垂直于锚杆轴线方向)抗力。不考虑加固土体对锚杆的横向作用效应,可能导致潜在的不安全或设计的浪费。因此,有必要采用与侧向受荷桩分析相似的方法进行一定的理论分析。