超长大直径桩因竖向承载力高而广泛应用于桥梁工程，但其发挥极限承载力所需的桩顶沉降量较大，且荷载沉降曲线通常为缓变型。因此，其竖向承载力宜按桩顶沉降量控制。该类桩入土深度大且桩周地质条件复杂，荷载传递机理与普通基桩差异较大，加之极限承载力极高，通常难以进行破坏性试验研究，而目前的规范设计方法采用侧阻端阻简单叠加，无法考虑荷载传递过程以及侧阻端阻的深度和尺寸效应等，故远远落后于施工技术的发展。为此，本研究拟从超长大直径桩室内模型试验入手，探讨其受力特性，并结合已有研究深入分析其承载破坏全过程的荷载传递机理、破坏模式及荷载沉降曲线特征等，从而建立出考虑大变形承载机理的数学模型，并引入摄动法中的尺度理论将其归一化，求解荷载沉降关系的高阶渐近解，从而提出按桩顶沉降确定承载力的新方法。此外，拟针对超长大直径桩的特点，结合现场足尺试验试验深入探讨相关计算参数的确定方法，为超长大直径桩设计计算提供参考。 2100433B

超长大直径桩因竖向承载力高而广泛应用于桥梁工程，其承载性状与地基土的状态密不可分。从能量角度来说，基桩从受荷到稳定的过程，即桩顶荷载做功将能量传递至桩身，再由桩身传递至桩周及桩端土层直至能量平衡的过程。因此，超长大直径桩的竖向承载力设计宜考虑桩-土体系的能量传递方式。由于目前国内外学者还较少关注桩-土体系的能量传递问题，为此，本研究拟从超长大直径桩室内模型试验入手，探讨桩土体系中土体的能量传递边界及位移模式，结合数值方法建立能量扩散边界及位移模式的样本参数数据库。在此基础上，深入研究体系内部各单元的变形能、势能、摩擦功相互之间的转换规律及土体位移模式对该转换规律的影响，以期通过确定各级荷载下桩-土体系内部最终能量状态来反映基桩受力、沉降、桩侧阻强化效应、深度效应等超长大直径桩特有的承载特征。此外，拟结合模型试验及现场试验资料深入探讨相关计算参数的确定方法，完善超长大直径桩设计计算理论。

针对基桩竖向荷载作用下的能量平衡问题，提出了基桩工作性状的能量法解答，给出了程序算法，并利用室内模型试验及工程实例对该解答进行了验证。首先，基于基桩工作的荷载传递机理及桩土之间能量传递方式，提出了考虑卸载的桩土荷载传递多折线模型，并给出描述桩土之间能量平衡的能量法差分方程。在此基础上编制了基桩工作性状计算程序，就程序收敛条件及收敛策略做了详细的分析和探讨，并通过结合工程实例的计算对各桩土模型及程序算法进行了验证。除此以外，深入分析了考虑桩周土沉降，基桩桩身产生负摩阻力时，基桩的工作性状等。最后，进行了室内模型试验，得到、整理了相关试验数据，并利用已开发程序对模型试验进行了分析计算，结果与试验数据相符合，证明了能量法基桩承载力设计计算理论的合理性与可靠性。 2100433B

竖向荷载作用下的群桩基础，由于承台、桩、土相互作用，其基桩的承载力和沉降性状往往与相同地质条件下设置方法相同的单桩有显著差别，这种现象称为群桩效应。群桩基础的承载力并不常等于各单桩承载力之和。群桩效应具体表现以下几个方面：群桩的侧阻力、群桩的端阻力、承台土反力、桩顶荷载分布、群桩的破坏模式、群桩的沉降及其随荷载的变化。例如地震荷载作用下，桩基承受较大的水平荷载， 由于群桩效应的影响， 群桩中各桩基的承载力相比单桩要小的多， 并且由于边缘效应和影子效应的影响范围不同， 前排桩(加载方向前的第一排桩基)水平承载力相比其他各排桩是最大的，而其余各排桩水平承载力相比单桩来说下降更多。因此， 想要正确模拟群桩基础的桩土相互作用，就不能简单的认为土体对群桩基础中各单桩的作用与独立的单桩相同。对于地震荷载作用下的群桩效应，很多学者基于 p- y 曲线进行了深入研究，主要涉及到三个方面：①群桩效应的计算。对于群桩效应的计算， 大部分的处理方法是将群桩基础中单桩的 p- y 曲线与独立的单桩 p- y 曲线建立某种关系， 最直接的方法是将单桩的 p- y 曲线乘上某个修正系数因子， 得到群桩的 p- y 曲线，考虑此修正系数因子的方法主要有 y 修正系数、 P 修正系数和模数修正法， 其中又以 P 修正系数应用的最为广泛；②群桩效应对桩基地震反应的影响。Makris 等通过解析方法分别分析了 1 × 2 群桩基础在桩顶谐波激励(主要为惯性相互作用)和竖直传播的 S 波激励(主要为几何相互作用)下群桩效应对地震反应的影响， 结果表明， 惯性相互作用下， 群桩效应的影响更大。群桩效应的影响因素。群桩效应受多种因素影响， 包括桩距与桩数、 桩径、 土质、 桩顶是否嵌固、 荷载作用方式等。对群桩效应和承台抗力进行了研究， 指出桩基间距是影响群桩效应和桩基地震反应的最主要因素， 土体类型和密度对群桩效应及群桩地震反应基本无影响 。