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深基坑单排桩支护结构变形模拟研究

作　者: 涂锐
导　师: 刘浜葭
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 深基坑土压力单排桩有限元变形
分类号: TU473.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

如今深基坑已是岩土工程界研究的热点。面积大,开挖深是目前深基坑的主要特点,这些无疑使基础工程问题更加突出,对技术的要求更高。在传统的基坑支护结构设计中大多采用平面假设,忽略了支护结构与土体的相互作用以及空间效应的影响。实际中合理的解决这些影响必能实现很大的经济效益。因此考虑支护结构的相互作用以及空间效应是十分必要的。本文以沈阳乐天商场深基坑工程为背景,分析了桩后土压力的大小和计算方法以及分布规律,总结了各种设计计算单排桩支护结构方法。基于以上分析,通过有限元软件adina进行数值分析,建立了基坑与支护结构系统相互作用的三维模型。模拟了深基坑的开挖与支护工程,讨论了支护桩在不同桩间净距下土体位移和支护桩位移情况,探讨了基坑变形对支护桩的影响,总结了支护桩之间的土拱规律。并与实际工程相比较,两者较吻合。结果表明：(1)考虑相互作用与空间效应的影响后,基坑变形明显减小,可以更加充分的利用支护桩间的土体摩擦力,减少支护桩的数量,合理布置桩的分布。(2)在不同的净跨比下,桩间土拱的形式是不同的,根据拱的形式检验桩的分布得到合理经济的桩间距。由上述结果可知,在深基坑工程设计中应用有限元技术,能很好的模拟实际工程情况,能反映出基坑工程系统的动态特点,能有效的帮助工程技术人员分析问题,解决问题。它给工程施工提供了可靠的理论指导,具有重要的现实意义。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 深基坑工程概述  10-13
    1.1.1 土体变形理论发展概述  10-11
    1.1.2 深基坑工程的特点  11-12
    1.1.3 深基坑工程目前存在的问题  12-13
  1.2 深基坑支护结构概述  13
  1.3 影响基坑支护结构选型的主要因素  13-14
  1.4 本文主要研究内容和研究方法  14-16
    1.4.1 本文研究的主要内容  14-15
    1.4.2 研究思路  15-16
2 作用于深基坑支护结构的荷载  16-26
  2.1 土压力  16-20
    2.1.1 土压力理论及计算公式  16
    2.1.2 朗肯土压力理论  16-18
    2.1.3 库仑土压力理论  18-19
    2.1.4 经典土压力理论分析比较  19-20
  2.2 地面荷载引起的土压力  20-21
    2.2.1 集中荷载  20
    2.2.2 线荷载  20-21
    2.2.3 条形荷载  21
  2.3 水压力  21-23
    2.3.1 水土压力分算法(有效应力法)  21-22
    2.3.2 水土压力合算算法  22-23
  2.4 支撑结构上的土压力分布  23-25
    2.4.1 悬臂式板桩墙的土压力分布  23
    2.4.2 单支点排桩围护墙的土压力分布  23-24
    2.4.3 多支点排桩围护墙的土压力分布  24-25
  2.5 支护结构上的土压力的影响因素  25-26
3 深基坑支护桩结构分析  26-42
  3.1 深基坑桩支护结构施工情况  26
  3.2 支护桩设计与挡墙设计的差别  26
  3.3 深基坑支护结构的设计  26-27
    3.3.1 基坑支护设计原则  26-27
    3.3.2 基坑结构设计计算常用步骤  27
  3.4 支护结构的设计计算方法  27-42
    3.4.1 悬臂式支护桩结构计算  29-33
    3.4.2 单支撑支护结构计算  33-35
    3.4.3 多层支撑支护桩结构计算  35-37
    3.4.4 有限单元法  37-38
    3.4.5 拱理论计算法  38-42
4 有限元法在深基坑支护结构的运用  42-49
  4.1 软件Adina简介  42
  4.2 土体的本构模型  42-44
    4.2.1 土的弹性模型  42-43
    4.2.2 土的弹塑性模型  43-44
    4.2.3 土的粘弹塑性模型  44
  4.3 接触面单元  44-48
  4.4 桩土接触分析在ADINA上的实现  48-49
    4.4.1 Adina典型接触分析过程步骤  48
    4.4.2 ADINA单元生死技术  48-49
5 数值模拟  49-60
  5.1 模拟模型的假设  49
  5.2 本文采用的本构模型  49-50
    5.2.1 土的本构模型即强度准则  49-50
    5.2.2 莫尔—库仑(Mohr-Coulomb)准则  50
  5.3 工程概况  50-52
    5.3.1 工程简述  50
    5.3.2 工程水文、地质、气象情况  50-51
    5.3.3 基坑支护方案  51-52
    5.3.4 监测方案  52
  5.4 Adina计算模型  52-54
    5.4.1 材料模型  52-53
    5.4.2 荷载与边界条件  53
    5.4.3 单元选择  53-54
  5.5 数值模拟过程  54
  5.6 数值模拟结果云图  54-59
    5.6.1 云图分析  56
    5.6.2 数值模拟结果与实测比较分析  56-59
  5.7 本章小结  59-60
6 结论与展望  60-62
  6.1 结论  60
  6.2 展望  60-62
参考文献  62-64
附录A 附录内容名称  64-65
作者简历  65-67
学位论文数据集  67

深基坑单排桩支护结构变形模拟研究

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