高等桩基理论 读书报告书 名：桩基工程理论进展与工程实践作 者：刘利民出版社：2002 年12月/1-1/中国建材工业出版社 页 数：362页桩基础是建（构）筑物重要的基础型式，在工程实践中得到了极其广泛的应用，在长期的理论研究和工程实践过程中，人们不断探索、创新，对桩基础的认识日益深化。 本书作者们在其博士学位论文的基础上，总结一些近年来从事桩基工程理论研究和工程应用实践的成果，并吸收了国内外桩基工程的有关最新技术，书中内容的许多方面都有相当的创新特色。将数学工具引入桩基工程，利用理论方法来研究桩基工程中的实际问题是一种很有意义的尝试。作者在这方面进行了大量的探索，丰富了桩基工程的研究手段和研究方法，取得了很有价值的成果；作者对竖向荷裁作用下桩侧阻力的复杂性状进行了深入的研究，首次提出了桩侧阻力强化效应和退化效应的思想概念；揭示了桩-土界面特征影响桩基承裁性状的机理，对于桩基工程的理论和实践都具有积极的意义。在桩基工程应用方面，作者在模型试验和理论分析的基础上对桩-筏(承台)刚度问题所建立的任意布桩形式、任意位置荷裁作用下桩-筏(承台)刚度的计算方法等方面的研究，使问题得到了较好的解决。变形控制设计是当前桩基设计的热点，作者详细地阐述了桩基变形控制设计的基本理论和最新进展，并逐一对多层、小高层和高层建筑中桩基变形控制设计方法作了介绍，具有很强的先进性和实用性。嵌岩桩设计中桩端嵌岩深度的确定、嵌岩段桩侧阻力的分布模式和计算方法、桩端阻力的计算模式、软岩中嵌岩桩承裁力的蠕变效应等等，都是嵌岩桩中比较重要的问题作者在这些方面进行了细致的探讨，形成了比较完整的体系。作者关于多级扩盘桩设计和沉降、承载力计算等工作将有助于推动该项技术的进一步发展。作者关于桩端压力注浆作用机理的研究以及影响桩端压力注浆桩承载力因素等方面的探索，具有积极的意义。此外，书中对Osterberg试桩法、动-静试桩法这些桩基测试领域新生事物所作的介绍对进一步深化认识将会有所裨益。作者在低应变动测定量化、高应变试桩中拟合参数的选择等方面进行的大量理论计算、模型试验和现场测试等形成的系统成果也很有价值。作者多年来一直潜心于桩基础的研究和应用，在这片沃土上辛勤耕耘，卓有建树。本书就是在总结作者工作成果并广泛吸收国内外桩基础研究和应用最新进展的基础上完成的。全书立意高远，内容丰富，观点新颖，图文并茂，理论阐述简洁，工程实例典型。 本书大致讲解了灰色系统理论、神经网络理论和最优化理论在桩基工程中的应用，并对他们的背景及发展做了简单介绍，同时建立模型并进行分析，而后讲述了对于竖向荷载作用下桩侧阻力的研究，在本书中讲解了在荷载作用下桩侧阻力的取值方法和计算手段（规范取值），同时书中对桩-土界面特征及桩-筏（承台）刚度方面做了研究和讲解，让我学到更多的知识，在桩-土界面特征对桩基承载力影响的研究中作者首先提出一个现象：同一场地，桩的规格和桩周土性质相同，但桩的承载力却相差很大。书中对于这种现象从起初的桩与土接触面的力学特征至后期试验结果对其进行分析研究。在桩-筏(承台)体系的研究中，筏板(承台)的刚度实际上是一个相对概念，它所表示的是桩-筏(承台)体系的相对刚性程度，它与筏(承台)的抗弯刚度及桩的轴向刚度密切相关。处于不同刚性状态的筏(承台)，其工作机理是不同的。书中对桩基础的变形控制设计理论及方法做了详细的介绍讲解，为充分发挥桩间土的直接承载能力，近年来大间距桩基日益受到国内外工程界的关注。由于桩与土的力学性能相差极大，尽管桩间土直接承受的荷载所占的比例可能大于50，但桩基截面面积所占比例(即所谓置换率)很小，因此将这种桩基连同桩间土视为复合地基不一定妥当。又由于桩间距很大(往往大于6倍桩径)，群桩效应已经退至次要地位，单桩荷载往往远远超过其容许承载力Pa，甚至接近极限承载力Pu(一般Pu2Pa)，这种疏布桩基在受力机理和工作性态上已经不同于通常意义上的桩基，而是处于天然地基和桩基之间的过渡状态，单桩的非线性工作状态在其中起着决定性的作用。建筑校基技术规范(JGJ9494)中写有复合桩基的计算方法，这是根据若干个现场试验总结得到的结果，但是由于受到“固定分担比”概念的影响，其计算分析方法与本章的内容有较大差别。由于复合桩基所具有的巨大经济效益，复合桩基在我国比在国外得到了更高的重视，进行了更多的工程实践。本书另外讲解了嵌岩桩的分析、计算与设计，多级扩盘桩及其工程应用、桩端压力注浆技术等等，最后对桩基测试技术发展进展做了概述， 目前来讲国内外普遍使用的桩基检测技术主要有：静载荷试验法、声波透射法、应力波反射法、高应变动力试桩法、动静法(或称拟静力法)等。而近年来，这些方法都有了不同程度的发展。书中特别提出了Osterberg试桩法，长期以来传统的静载荷试验法被认为是确定单桩极限承载力的最直观、最可靠地方法，但由于静载荷试验的装置一直停留在压重平台或锚桩反力架之类的形式上，试验工作费时、费力、费钱，因此人们常力图回避做静载荷试验，甚至出现了单桩承载力越高越不愿意做静载荷试验的倾向，以致许多重要的建(构)筑物的大吨位基桩往往得不到准确的承载力数据，基桩的承载潜力不能得到有效地发挥。针对静载荷试验的诸多不便，作者讲述了由Gernak等人和Osterberg思路展开的研究，并成功问世的Osterberg试桩法，Osterberg试桩法其加压装置简单，不需压重平台，不需锚桩反力架，不占用施工场地，试验方便，费用低廉，节省时间，且能直接测出桩的侧阻力和端阻力。这种节约的方法让我不禁想进一步的了解，书中也进一步的讲解了Osterberg试桩法得试验方法及原理。整本书到此结束，稍微阅读了下作者的后记。桩基工程理论进展与工程实践是作者他们花费多年从事桩基工程理论研究和工程实践的一些总结，花费四年时光，这是他们知识不断积累，认识日益提升的过程，作者总结的感触是：学无止境，唯勤有路！我们何尝不是！通过阅读本书，让我感触最深的就是灰色系统理论及桩基变形控制设计理论及方法，在肖宏斌教授的课堂上，肖教授为我们系统的讲解了灰色理论的原理及应用，灰色理论在桩基工程中的应用是用于预测单桩极限承载力和沉降，通过对静载试验得到的Q-S曲线的特性规律建立荷载序列的一阶动态微分方程GM（1，1）模型，对模型进行分析计算，最后检验得出预测结果，在此就以一个算例结合书中知识进行分析求解。例：株洲制药厂厂房改建工程采用钻孔灌注桩，桩长26.7m，桩径为d=1.1m，桩身砼弹性模量为Ep=27000MPa，实测桩的极限承载力为Pu=8500KN。实测各级荷载作用下桩顶沉降如表所示。 1#桩静载试验实测结果荷载级别一二三四五六七八九荷载值P/kN100020003000400050006000700080008700沉降值s/mm0.761.672.694.105.938.4611.9316.0725.01根据书中求解分析方法列出实测数据构成的荷载增量与沉降增量序列为：P（0）=1000,1000,1000，1000,1000,1000,1000,1000,700 S（0）=0.76,0.91,1.02，1.41,1.83,2.53,3.47,4.14,8.94累加生成荷载与沉降序列为： P（1）=1000,2000,3000，4000,5000,6000,7000,8000,8700 S（1）=0.76,1.67,2.69，4.10,5.93,8.46,11.93,16.07,25.01对上面几个原始数据进行处理，将和代入式 得： 将和代入式，得： 继续求解得到桩的极限承载力为：kN （实际加载到kN时，桩基沉降骤然增大，已达到终止加载条件）。将和分别代入式 得到荷载和沉降的预测模型为：利用实测数据对荷载和沉降预测的结果如表所示。GM(1, 1)模型对桩顶荷载和沉降预测的结果荷载级别一二三四五六七八九实测沉降s/mm0.761.672.694.105.938.4611.9316.0725.01实测荷载P/kN100020003000400050006000700080008700预测荷载P/kN100018912772381249066047711078868632相对误差ep/%05.57.64.71.9-0.8-1.61.40.8预测沉降s/mm0.761.792.984.396.118.3411.4916.9226.72相对误差es/%0-7.1-10.7-7.0-3.01.43.7-5.3-6.8预测的后验差为：小误差频率为：故预测精度等级为好，该模型可以应用。预测与实测的Ps曲线对比于下图所示。图中实线为实测曲线，虚线为预测曲线，从图中可以看出，预测曲线与实测曲线非常吻合。051015202530s/mm testedpredicted 2000400060008000100000P/kN例题中可以看出灰色理论预测性的精度比较高，利用灰色系统理论进行单桩极限承载力的外推估算，只需对单桩静载荷试验中各级荷载下桩的沉降观测值进行累加或累减处理，使之呈现一定的规律性，再用特定的函数逼近拟合，建立灰色微分模型和响应函数，跟踪桩顶沉降随荷载增加的发展趋势，就可以达到推测预定沉降所对应的荷载值或预定荷载下的沉降值的目的。此外，用灰色系统理论预测单桩承载力和沉降还有不受样本数量限制的优点。刘利民老师的桩基工程理论进展与工程实践中关于桩基变形控制设计理论与方法这方面讲述比较透彻，让我对这方面有了深入的了解，内容比较丰富，浅入深出，其章节初就列出几条地基处理技术规范的必要规定及建议，让人深刻的认知到规范的重要性。在设计的理念及方法上也有独特的见解，文字意思清晰，公式实用严谨。学习了这本桩基工程理论进展与工程实践，让我感觉需要学习的东西还有很多，身为学生阶段的研究生只是理论知识是不够的，要尽量多去工地进行试验观摩，要有实践经验，才能在桩基础这个领域占有一席之地，借用书中的一句话：学无止境，唯勤有路！