中文摘要：

目前桩基础呈现大直径、高承载、超长、异型的发展趋势，但现有极限荷载判定方法受检测条件限制，难以客观、经济地判定桩基础极限荷载，尤其是在基础加固设计中。课题组基于外载荷参数与桩土系统材料参数具有相匹配的关系（简称同时性关系），以及极限荷载条件下荷载参数、应变参数与位移的突变关系，提出使用强度折减法研究桩基的极限载荷问题。通过理论分析、试验分析和数值模拟等研究方法，提出打入式、灌注式工法成桩后的地基材料参数反分析方法，解决桩土界面力学性质，建立桩基础有限元极限分析的强度折减方法和极限载荷判定标准，研究物理参数对计算精度的影响，并在工程应用中检验。桩基础强度折减法的应用为桩基极限荷载判定提供一种新方法，能够客观地评价桩的安全性，提高极限载荷判定精度，降低工程桩检测成本。桩基试验在国内的工作量极大，本项目研究成果将会取得十分可观的社会经济效益，尤其对超长桩、大直径桩、异型桩的极限荷载判定意义重大。

结论摘要：

桩基础是由桩身介质和桩周介质共同组成的复合介质系统，其承载力主要是由桩周土的物理力学性质决定的。受到静载荷试验条件的限制，目前很多工程桩往往未能出现极限破坏条件，导致其安全性评价缺少科学依据。为此，课题组完成了桩基极限荷载判定的有限元强度折减极限分析方法的研究工作，实现了客观地评价桩的安全性，提高极限载荷判定精度，降低工程桩检测成本，取得良好的社会经济效益。主要创新工作如下（1）提出了桩土系统承载力泛函数概念，构造了桩基础极限状态泛函数。桩土系统由桩周材料系统和桩体系统组成，两个系统参量与外部荷载诱因构成了一个n维空间，系统参量经过外部荷载诱因一定的映射条件，建立了以桩土系统物理参数、强度参数、几何参数为变量的单桩、群桩基础的承载力泛函数。（2）根据桩基础承载机理、桩基础承载力泛函数、桩土系统极限状态突变理论，建立单桩、群桩基础的有限元强度折减极限分析方法；建立了具有关联性的桩端阻力强度折减系数和桩侧阻力强度折减系数，以及桩基础双折减系数有限元强度折减极限分析方法，将对桩土系统的单一评价转换为根据不同阻力发生机理的评价，使得桩基础极限承载力评价更为客观。规范了桩基础强度折减法的5种算法与荷载增量法的3种算法，提高了计算的准确性。（3）通过桩土系统极限状态突变理论，建立单桩、群桩基础的强度折减法有限元极限分析理论，实现桩土系统参数的相互匹配性关系（同时性原理）和极限载荷突变性关系（突变理论），建立桩基础强度折减法极限条件判据。同时，依据力学分析及软件计算发现破坏时桩端反力先急剧减少，然后又急剧反弹的现象，提出桩基破坏的F-Qu曲线V型尖点判据。（4）建立了桩周岩土材料强度参数的莫尔圆反分析方法、桩端地基弹性模量的弹性公式法，以及提出了物理参数的经验计算公式等简化计算方法，解决了桩基础施工工法和成桩过程引起的桩周材料强度参数（c、φ）和弹性模量的反分析问题。（5）应用本课题研究成果，结合现场桩基竖向承压静荷载试验、竖向抗拔静荷载试验、有限元荷载增量法等方法，开展了沈阳、丹东、武汉、舟山、成都等地区的竖向承压、斜向抗拔荷载条件下的大直径挖孔灌注桩、振冲沉管灌注桩、超长钻孔灌注桩、超长大直径灌注桩、旋入式预制螺旋群桩等五种桩型的工程桩极限分析和极限荷载判定工作，在极限荷载设计值确定、减少桩基检测数量、桩基优化等方面效果良好，取得了良好的社会效益和经济效