第一章　绪论

1.1　概述

1.2　桩基础的应用现状

1.3　超长大直径群桩基础的研究现状

1.4　主要研究内容

第二章　室内外群桩模型试验研究

2.1　室内模型试验研究

2.2　室外模型试验研究

第三章　群桩基础的离心模型试验

3.1　离心试验简介

3.2　离心试验方法

3.3　试验原型模拟

3.4　单桩离心模型试验

3.5　群桩离心模型试验

第四章　群桩基础的数值模拟研究

4.1　有限元建模

4.2　超大群桩基础的数值模拟

4.3　冲刷对桩基承载性能影响的数值模型分析

第五章　超长群桩基础的现场检测与反演分析

5.1　研究现状及研究内容

5.2　传感器系统与监测点（孑L）的布置

5.3　现场检测结果

5.4　原型群桩基础的工作特性

5.5　研究结论

第六章　超长大直径钻子L灌注桩单桩承载性能研究

6.1　静载试验研究

6.2　桩端极限承载力理论研究

6.3　桩身自重的研究

6.4　桩身压缩量（沉降量）计算

6.5　承载力与沉降关系的研究

第七章　群桩基础的理论计算研究

7.1　承载力计算研究

7.2　沉降的计算方法研究

第八章　钢混组合变截面桩承载性能研究

8.1　竖向荷载作用下承载性能研究

8.2　水平向荷载作用下承载性能研究

第九章　室内注浆试验研究

9.1　饱和与非饱和土注浆效果研究

9.2　不同注浆压力的注浆效果研究

9.3　注浆固化物强度随时问变化规律研究

9.4　不同注浆添加剂的注浆效果研究

9.5　不同外界条件对固化物强度、结构的影响分析

9.6　研究结论

第十章　桩端后压浆研究

10.1　现场试验研究

10.2　有限元分析

10.3　桩端后压浆设计应用

第十一章　超大型桩基承台软化协调空间桁架设计方法分析研究

11.1　超大型承台设计方法研究现状

11.2　集群桩基大型承台试验研究

11.3　桩基承台软化协调空间桁架理论方法研究

11.4　苏通大桥承台各种设计方法计算对比

11.5　苏通大桥承台结构有限元分析

11.6　苏通大桥承台空间桁架现场测试分析

11.7　研究结论

参考文献

现代斜拉桥的发展是桥梁工程师最引以为豪的成就之一。

虽然利用藤、竹等柔性天然材料承重并实现跨越是人类最早认识到的自然规律之一，但斜拉桥作为一种固定结构形式，其发展却由于缆索材料的性能问题长期停滞。在现代材料与技术进步的推动下，1956年Stromsund桥在瑞典建成通车；之后，在德国著名工程师Franz Dischinger的推动下，多座稀索体系斜拉桥在莱茵河上相继建成，现代斜拉桥正式形成，也实现了斜拉桥跨径的第一次发展。随后，现代斜拉桥又经历了从稀索体系到密索体系等一系列重要的发展历程，跨越能力稳步提升。1995年，法国诺曼底大桥实现了856m的跨径；1999年日本多多罗大桥实现了890m的跨径。而挑战千米级斜拉桥，实现斜拉桥跨径的千米级突破，则成为桥梁工程师在那之后又一个奋斗目标。2100433B

《超长群桩基础承载机理研究》详细介绍了超长群桩基础室内外模型试验、离心试验、现场试验、数值计算、监测反分析，得出了群桩基础荷载传递机理，以及在苏通大桥基础中的应用，并专题讨论了钢混组合变截面桩、桩底后注浆技术及厚承台桁架理论。

《超长群桩基础承载机理研究》可供从事桩基础设计、施工、监理工作的工程技术和科研人员以及高等院校师生参考使用。

随着我国大型桥梁的不断修建，大型超长群桩基础正被广泛采用。而由于对此类基础的荷载传递规律尚缺乏准确认识，工程设计中具有较大盲目性（如盲目增大桩长以提高承载力），从而极大地增加了施工难度与工程造价，因此深入开展大型超长群桩基础有效桩长的计算方法研究，已成为工程界迫切需要，具有重要工程意义。本研究从室内模型试验、理论分析、数值模拟以及现场试验等入手，对超长桥梁群桩的荷载传递机理、承载力与沉降计算等进行了深入系统的研究，主要研究工作及重要结论如下： （1）以相似理论为指导，设计并完成了超长单桩、超长带台单桩及超长群桩的室内模型竖向承载对比试验，通过量测加载过程中桩身轴力、桩身摩阻力、桩端阻力、承台底土反力以及桩顶沉降，探讨了超长单桩、超长带台单桩及超长群桩的荷载传递机制与沉降特性，揭示了大直径超长灌注桩的荷载传递机理、破坏模式； （2）采用剪切位移法考虑桩周土体应力的横向传递作用，以荷载传递法模拟群桩中基桩荷载的竖向传递规律，并考虑群桩间遮帘效应，建立了桩-桩相互作用模型，并由此导得了基桩竖向荷载传递的微分方程，通过对该微分方程的求解，得到了深厚软土区的超长群桩的沉降计算方法，再此基础上，通过控制桩顶沉降法来确定超长群桩基础的有效桩长，从而建立了考虑群桩效应的超长群桩有效桩长计算方法，并分析了超长群桩基础的影响因素； （3）采用ADINA非线性结构分析程序建立超长群桩基础的三维实体有限元模型，结合算例研究，证明了本文模型的准确性。给出了竖向荷载作用下数值计算中超长群桩基础有效桩长的界定方法，在此基础上深入的研究了深厚软土区的超长群桩有效桩长问题，并分析了其影响因素，结果表明：桩顶荷载、桩土刚度系数、土层的内摩擦角及土层的粘聚力对超长群桩基础有效桩长的影响较大，而桩半径、桩间距对超长群桩基础有效桩长的影响较小，土体泊松比对超长群桩基础有效桩长的影响可以忽略不计； （4）将室内模型及理论计算结果应用于湖南省长湘高速公路深厚软土区超长群桩基础的优化设计计算，通过开展现场深厚软土区大直径超长灌注桩的自平衡静载试验及长期观测试验，试验结果表明，优化设计后的长湘高速公路湘江特大桥的基桩承载力及稳定性满足设计要求，承载性能随时间趋于稳定； （5针对深厚软土区大直径超长灌注桩施工的复杂性和特殊性，提出了相应的施工质量监控及检测技术，编制了施工指南，从而为实际工程建设提供了技术指导。

随着我国大型桥梁的不断修建，大型超长群桩基础正被广泛采用。而由于对此类基础的荷载传递规律尚缺乏准确认识，工程设计中具有较大盲目性（如盲目增大桩长以提高承载力），从而极大地增加了施工难度与工程造价，因此深入开展大型超长群桩基础有效桩长的计算方法研究，已成为工程界迫切需要，具有重要工程意义。为此，本研究拟以湖南洞庭湖区实际工程为依托，从现场原型试验与室内模型试验入手，探讨其受力特性，并深入分析其承载破坏全过程的荷载传递机理、破坏模式、荷载沉降曲线特征等；在此基础上，通过建立合理的荷载传递模型，并引入突变理论考虑超长群桩承载过程的突变性，导出对应于于不同桩长的超长群桩基础承载力计算公式。最后，基于数值模拟分析，在解决本构模型的前提下，深入探讨桩间距、桩径、土体强度等对超长群桩基础有效桩长的影响，由此提出考虑多因素情况下超长群桩基础有效桩长确定方法，并编制相应的设计指南，为相关设计提供参考。

针对采用核心筒巨柱外框架结构体系的超高层建筑超长桩群桩与厚筏基础，通过大尺度模型试验结合数值模拟研究超长桩群桩承载性状及桩-土-桩相互作用机理、厚筏基础受力变形性状、地基土体受荷特征、及上部结构对桩筏基础的影响规律；同时，基于实际工程建立超高层建筑超长桩群桩与厚筏基础整体有限元模型，研究筏板厚度、基桩长径比与布置等因素对其受力沉降变形的影响；此外，基于超长桩承载特性、桩侧摩阻力发挥机理及桩-土界面剪切力学行为的研究，建立超长桩桩-土界面剪切作用模型，并在考虑桩体的“加筋效应”及群桩中的“被动桩”与周围土体的相互“遮拦效应”对桩土相互作用影响的基础上，引入层状地基Burmister解、Reissner厚板理论及上部结构刚度的影响，建立超高层建筑超长桩群桩与厚筏基础受力变形理论计算分析方法。本项目研究有助于深入认识超高层建筑桩筏基础承载变形性状，促进其安全合理的设计与实施。