防洪堤抗滑桩的承载机理及其设计原理

项目针对钢筋混凝土防洪堤的桩基具有承重和抗滑双重功能、既有主动桩也有被动桩受力特点和受水位涨落变化过程影响大的特殊性，采用室内外试验研究、理论分析、数值计算以及工程实践相结合的研究方法，系统开展此类型桩基的加固与承载机理研究。通过室内模型试验结合现场原型测试，探索水位涨落变化对桩-土体系统稳定性的影响，分析防洪堤抗滑桩在水位涨落过程中受到滑坡推力、渗透水压力、轴向及水平向等荷载组合作用下的力学行为与变形破坏模式，揭示防洪堤抗滑桩的工作机理，进而建立防洪堤抗滑桩的合理计算模型，以准确反映桩与土的相互作用以及复杂荷载作用下防洪堤抗滑桩的力学响应；在此基础上，构建防洪堤抗滑桩的设计理论，以广西防洪堤抗滑桩工程为应用研究背景，验证设计理论的合理性和实用性，为制订钢筋混凝土防洪堤的桩基设计规范提供科学依据。

本项目主要研究成果有：.（1）初步揭示了防洪堤抗滑桩的承载与加固机理。.（2）提出了防洪堤抗滑桩与岸坡系统稳定性计算的三维快速拉格朗日差分折减法，克服了传统方法计算误差较大的缺点。.（3）建立了框架式防洪堤抗滑桩的内力计算模型。针对框架式防洪堤抗滑桩受水位变化影响大、桩顶变形大且既有主动桩也有被动桩受力特点的特殊性，提出了内力计算的p-y曲线法和“K”法的组合计算模型。该模型既考虑了土体与桩身的非线性大变形，又考虑了桩体锚固段变形较小的特点，突破了传统桩内力求解方法的局限性，为框架式防洪堤抗滑桩内力计算问题的合理解决提供了有效手段。.（4）提出了群桩荷载分配的新方法。在承台边界条件分析基础上，巧妙地将群桩桩顶荷载分配系数求解转化为多维非线性优化问题，由此提出一种基于人工蜂群优化算法的群桩桩顶荷载分配系数计算方法，该方法具有全局性好、寻优效率高且易于实现的特点。.（5）提出了复杂结构可靠性快速分析的高斯过程机器动态响应面方法。该方法利用高斯过程机器学习构造动态响应面，可大幅度降低了可靠度分析过程中结构分析的次数，与传统响应面法相比较，具有计算精度高、计算效率高的特点。.（6）研究发现，防洪堤抗滑桩的内排桩应力比外排桩大得多，而不是等同的，主要荷载由内排桩承担，在配筋设计中应予区别对待。.（7）与室内外试验结果相比较，基于极限平衡理论的抗滑桩内力计算结果往往偏大。因此，建议现行防洪堤抗滑桩相关设计规范增加条款：对于比较重要的大型工程，在抗滑桩设计中宜采用非线性数值方法进行桩-土系统的应力及稳定分析计算，并加以试验测试。.（8）初步提出了框架式防洪堤抗滑桩设计原理、方法及其主要实现步骤，为防洪堤抗滑桩的合理设计提供了科学依据。