螺旋桩基础破坏机理与承载力设计方法

　　螺旋桩是一种桩体表面附有螺旋形叶片的桩基，其中发挥抗拔功能的桩基也称为螺旋锚。其施工工法有预制拧人式、现浇式，桩的材料可以分为现浇混凝土、铁管混凝土、钢结构和玻璃钢四种形式。这种桩基础类型一般具有高承载、施工功效高、环保等特点，已经广泛地应用于输电工程、水利工程、建筑工程等领域的基础工程。因荷载施加不同、叶片分布特征的不同、桩周材料属性的差异导致螺旋桩基础的承载机理不同。 对于变截面、异形的螺旋桩而言，无论是竖向荷载，还是斜向荷载，桩体的力学性质、桩土系统的力学响应、外荷载的倾角以及荷载耦合作用等因素导致了螺旋桩基础的荷载传递机理和破坏模式更为复杂。当前，螺旋桩基础的竖向荷载、斜向荷载设计理论缺少系统性，荷载传递机理、破坏模式、极限承载力计算、群桩沉降计算等诸多方面尚不能满足工程应用要求。 作者在总结前人研究成果的基础上，根据桩侧叶片分布形式，将该种桩基定义为连续叶片式螺旋桩和分层叶片式螺旋桩，以桩型参数（叶片距宽比）为主线，研究了螺旋桩基础的桩土荷载传递规律，提出了竖向、斜向荷载螺旋桩基础的破坏模式。分别建立了竖向承压螺旋桩的桩土系统力学模型与荷载位移关系函数，推导了荷载位移函数解；提出了竖向荷载、斜向荷载的单桩和群桩极限承载力计算方法；建立了斜向荷载承压单桩、抗拔单桩以及抗拔群桩的极限荷载设计理论，建议了斜向荷载承压、抗拔螺旋桩基础极限荷载计算的判定条件；建立了地基内部双集中力的地基应力影响界限深度和螺旋桩基础沉降计算方法。在数值计算方面，建立了螺旋桩基础强度折减法极限分析理论，提出了极限荷载判定条件，开展了在竖向荷载、斜向荷载作用下，工程群桩基础的三维有限元弹塑性分析。这些研究成果与工程桩试验结果拟合较好，对工程桩设计有一定的指导意义。同时，这些方法对于异形桩基础研究工作也有借鉴作用。

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第1章 绪论
1.1 桩基础的发展历史与桩基础分类
1.1.1 桩基础的发展历史
1.1.2 桩基础的分类
1.2 螺旋桩基础的发展与研究现状
1.2.1 螺旋桩基础的发展现状
1.2.2 螺旋桩基础的理论研究现状
第2章 竖向承压螺旋桩破坏机理与极限荷载计算
2.1 极限荷载作用下竖向承压螺旋桩破坏模式
2.2 螺距设计方法
2.3 螺旋桩基础竖向承压极限承载力计算
2.3.1 ds微分周长的叶片端阻力计算
2.3.2 计算单级叶片端阻力
2.3.3 计算单桩极限承载力
2.3.4 施工扭矩判断承载力
2.3.5 螺旋群桩的极限承载力计算
第3章 竖向承压螺旋桩基础荷载位移函数解
3.1 连续叶片式螺旋桩的荷载位移函数解
3.1.1 连续叶片式螺旋桩的桩土体系的力学模型
3.1.2 连续叶片式螺旋桩轴向变形微分方程
3.1.3 连续叶片式螺旋桩基础的荷载位移解
3.2 分层叶片式螺旋桩的荷载位移函数解
3.2.1 分层叶片式螺旋桩的桩土体系的力学模型
3.2.2 分层叶片式螺旋桩轴向变形微分方程
3.2.3 分层叶片式螺旋桩基础荷载位移解
3.2.4 分层叶片式螺旋桩的桩顶荷载位移函数解
3.3 螺旋桩基础竖向承压荷载位移关系计算与分析
第4章 竖向抗拔螺旋桩破坏机理与极限荷载计算
4.1 深基础塑性滑裂区的界限埋深
4.2 竖向抗拔破坏模式与极限承载力计算方法
4.2.1 桩型参数问题
4.2.2 极限承载力计算
第5章 螺旋群桩基础的沉降计算
5.1 半无限弹性体内部两集中力相互影响深度解
5.2 等深双集中力作用地基相互影响极限深度讨论
5.3 螺旋群桩基础的沉降计算方法
第6章 水平荷载螺旋桩破坏机理与极限荷载计算
6.1 直型桩水平承载力介绍
6.1.1 极限地基反力法
6.1.2 弹性地基反力法
6.2 水平荷载作用螺旋桩破坏机理
6.3 水平荷载螺旋桩反弯点计算理论
6.3.1 水平荷载螺旋桩反弯点分析
6.3.2 螺旋桩反弯点试验分析
6.4 单桩水平承载力设计
6.5 群桩水平方向极限承载力计算方法
第7章 斜向荷载承压螺旋桩极限荷载计算
7.1 螺旋桩叶片几何和力学关系
……
第8章 斜向荷载抗拔螺旋桩极限荷载计算
第9章 螺旋桩基础的工程应用与分析
第10章 螺旋群桩弹塑性三维有限元极限分析