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摘要
基于仿生学原理并结合哺乳动物下颌磨牙承载力高的特点，提出一种模仿哺乳动物下颌磨牙的仿生牙根桩，仿生牙根桩的承载性能和沉桩时挤土效应不同于传统底部截面为圆形的锥形或平底桩。结合数值方法和模型试验研究其承载特性以及沉桩过程中的桩–土作用，先采用DEM离散元方法进行数值模拟研究，发现仿生牙根桩能大幅提高桩底承载力，但易引起土体应力集中，然后基于数值模拟结果进行模型试验，采用基于透明土模型试验的粒子图像测速技术（PIV），利用沉桩加载仪和CCD高速工业相机连续拍摄沉桩加载过程中桩周土体在线性激光器下产生的散斑场，得到整个土体的位移场。结果表明：仿生牙根桩对竖向荷载的承载能力超过普通锥形桩一倍左右，引发的桩身拖曳效应与桩底部竖向土体位移更加显著，且在桩中心内凹不太大时，引发的土体横向位移较小。
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单位土木工程学院; 重庆大学
