1绪论 1
1.1 倒阶梯形变截面桩起源 1
1.2 倒阶梯形变截面桩的应用与发展 2
1.2.1 湖南湘潭湘江二桥 2
1.2.2 湖南益阳资江二桥 4
1.2.3 安徽铜陵长江公路大桥 6
1.2.4 苏通长江大桥 6
1.2.5 京沪高铁南京大胜关长江大桥 9
1.2.6 国内部分倒阶梯形变截面桩基简况 11
1.3 倒阶梯形变截面桩的特点及存在的问题 12
2倒阶梯形变截面桩竖向承载特性模型试验研究 14
2.1 模型试验设计 14
2.1.1 模型桩的选取 14
2.1.2 模型箱及加载装置 15
2.1.3 数据采集设备 19
2.1.4 模型加载方案 22
2.1.5 模型介质材料的选取与填筑参数 23
2.2 桩的埋置方法对试验结果的影响分析 23
2.3 模型试验 24
2.3.1 电阻应变片的粘贴 24
2.3.2 模型桩的布置及埋设 27
2.3.3 介质材料的填筑与特性测试 28
2.3.4 加载设备与测试系统调试 32
2.4 模型试验结果整理与分析 33
2.4.1 荷载-沉降的关系 33
2.4.2 桩身变形及其轴力变化规律分析 38
2.4.3 桩身侧摩阻力数据整理及其分布规律分析 41
2.4.4 桩身变截面处及桩端处土体阻力数据整理及其分析 45
2.5 小结 47
3倒阶梯形变截面单桩横向承载特性模型试验研究 48
3.1 模型试验设计 48
3.1.1 试验目的 48
3.1.2 模型桩设计 48
3.1.3 模型填筑 49
3.1.4 模型加载 52
3.2 试验数据结果分析 55
3.3 小结 66
4倒阶梯形变截面单桩承载特性数值模拟研究 67
4.1 数值模拟三维网格模型和相关参数的确定 67
4.1.1 三维网格模型 67
4.1.2 计算参数的选取 69
4.2 竖向荷载作用下应力场与位移场的特征 74
4.2.1 位移场 74
4.2.2 应力场 76
4.3 横向荷载作用下变截面桩应力场与应变场分析 82
4.3.1 位移场 82
4.3.2 应力场 85
4.3.3 桩身水平位移曲线 87
4.3.4 桩顶荷载-位移曲线 90
4.4 小结 91
5倒阶梯形变截面单桩设计方法 92
5.1 倒阶梯形变截面单桩竖向承载性状分析方法 92
5.1.1 桩体受力状态划分 92
5.1.2 计算公式推导 93
5.1.3 变径参数对承载性能的影响 98
5.2 倒阶梯形变截面单桩横向承载性状分析方法 101
5.2.1 平衡微分方程 101
5.2.2 力法正则方程 103
5.2.3 δ11、 δ12、δ21和δ22的求解 106
5.2.4 △1Q、 △2Q、 △1M和△2M的求解 111
5.2.5 X1、 X2、X’1和X’2的求解 111
5.2.6 倒阶梯形变截面单桩内力计算 111
5.3 小结 114
6倒阶梯形变截面群桩承载性状及设计方法 115
6.1 墩台基础变位及刚度限值的规定 115
6.1.1 《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1 —2005）规定 115
6.1.2 《京沪高速铁路设计暂行规定》规定 116
6.1.3 《高速铁路设计规范》（TB 10621—2014）规定 116
6.2 作用分类及组合 117
6.3 倒阶梯形变截面群桩基础沉降变形特性及验算 118
6.4 倒阶梯形变截面群桩基础基桩内力与位移计算 120
6.4.1 计算假设 120
6.4.2 计算步骤 121
6.4.3 桩侧土体比例系数m 121
6.4.4 基桩的计算宽度 122
6.4.5 基桩的变形系数 123
6.4.6 多排桩内力分布计算 125
6.5 倒阶梯形变截面桩基础设计 131
6.6 小结 133
7倒阶梯形变截面单桩变形和承载特性分析方法程序设计 134
7.1 变截面单桩承载力与变形性状分析方法程序设计 134
7.1.1 设计原则 134
7.1.2 软件开发平台 135
7.1.3 界面设计 135
7.1.4 功能设计和菜单分析及其实现 138
7.1.5 主要功能模块分析 138
7.2 竖向承载与变形特性工程实例分析与验证 139
7.3 变截面单桩横向力学行为程序计算分析与验证 140
7.4 小结 146
8倒阶梯形变截面桩施工技术 147
8.1 钢护筒参与作用的变截面钻孔灌注桩 147
8.1.1 钢护筒的设计与埋设工艺 147
8.1.2 钻孔设备的选择 149
8.1.3 护壁泥浆的选择 150
8.1.4 其他成孔方法 153
8.2 沉井-钻孔（冲孔/挖孔）组合桩 154
8.3 钻埋预应力空心桩（墩） 156
8.4 小结 157
9结论与展望 158
9.1 主要结论 158
9.2 后续研究工作的展望 159
附录 161
参考文献 168
后记 174