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土钉支护基坑坑壁水平位移计算-以银川地区深基坑工程为例

作　者: 杨旭
导　师: 王红雨
学　校: 宁夏大学
专　业: 结构工程
关键词: 基坑开挖土钉支护弹性变形开挖影响面 PLAXIS 坑壁水平位移
分类号: TU473.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着我国国民经济的高速发展以及城镇化进程的迅速扩展,城市人口日益膨胀,土地资源变得日益紧张,建筑物向着更高和更深两个方向发展。因此,高层建筑与地下空间的开发日益增多。银川地区城市建设中高层建筑物和深基坑工程正处于蓬勃发展之初。对深基坑支护结构最大水平位移的估算,是基坑工程设计和施工中的主控要素之一。本文以银川市万达广场深基坑工程和宁夏国际会议中心深基坑工程为研究对象,以基坑开挖土钉支护后坑壁的水平位移为研究内容,分别采用半无限弹性体位移计算的解析法、考虑施工过程的开挖影响面法以及计算机数值模拟计算方法分析计算了上述两个实际工程深基坑的坑壁水平位移值,并与实测值进行对比分析,最后对理论计算、数值模拟和现场实测三种方法在银川地区深基坑工程中的应用进行了总结。主要研究内容与研究成果如下：(1)在阅读大量文献资料的基础上,对基坑的变形机理、基坑变形的分析方法和支护后坑壁水平位移的计算方法进行了讨论,采用理论计算与数值模拟并重的研究基坑坑壁水平位移与支护问题的研究思路；(2)采用半无限弹性体位移计算的解析公式与开挖影响面及其上土钉力增量为研究对象的土钉支护分析模型,分析了基坑放坡开挖时土侧向压力的折减效应,给出了一种处理放坡开挖时折减系数计算方法；利用计算公式与分析模型分别计算了上述两个基坑坑壁水平位移,并与实测位移值进行了对比分析；(3)利用PLAXIS2D有限元数值计算软件,建立了基于摩尔-库仑弹塑性本构模型的基坑开挖数值计算模型,根据基坑工程勘察资料以及设计与施工方案,确定了模型计算参数、计算单元和边界条件,搭建了计算模型,给出了解决实际基坑工程数值模拟的具体求解流程。分析讨论了摩尔-库仑弹塑性本构模型特点以及基坑开挖前的初始应力场和位移场的形成规律,利用基坑施工过程中实际监测数据,验证了模型的可靠性和实用性；(4)利用所建数值模型,模拟计算了上述两个深基坑边坡应力应变规律以及坑壁水平位移值；给出了土钉支护条件下的基坑分步开挖的水平位移及基坑开挖支护后的总位移；(5)理论和数值计算结果表明,基坑土体水平位移均随基坑开挖深度增加而加大,基坑开挖时坑壁水平位移是以突变的方式增加；(6)通过对实际工程的分析计算,总结了目前几种土钉支护基坑坑壁水平位移计算方法应用于银川地区基坑工程的优缺点和适用性,建议应根据实际工程不同的阶段采用不同的计算方法。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 问题的提出及研究意义  8-9
    1.1.1 研究背景  8
    1.1.2 研究意义  8-9
  1.2 基坑工程及土钉支护结构研究动态  9-14
    1.2.1 土钉支护  9-10
    1.2.2 基坑稳定性分析  10-11
    1.2.3 试验与监测研究  11-12
    1.2.4 数值模拟研究  12-13
    1.2.5 土钉支护的位移研究  13-14
  1.3 本文研究工作  14-16
    1.3.1 研究内容  14
    1.3.2 技术路线  14
    1.3.3 论文创新点  14-16
第二章深基坑土钉支护坑壁水平位移的理论计算  16-35
  2.1 工程基本概况  16-20
    2.1.1 万达广场基坑工程  16-18
    2.1.2 宁夏国际会议中心基坑工程  18-20
  2.2 理正设计软件验算  20-27
    2.2.1 万达广场深基坑工程  20-23
    2.2.2 国际会议中心深基坑工程  23-27
  2.3 弹性体计算土钉支护位移  27-30
    2.3.1 万达广场基坑工程计算实例  28-29
    2.3.2 国际会议中心基坑工程计算实例  29-30
  2.4 开挖影响面法计算土钉支护位移  30-35
    2.4.1 万达广场基坑工程计算实例  32-33
    2.4.2 国际会议中心基坑工程计算实例  33-35
第三章深基坑土钉支护水平位移的数值计算  35-48
  3.1 有限元模型的建立与分析  35-37
    3.1.1 PLAXIS程序介绍  35
    3.1.2 PLAXIS程序建模过程及计算  35-36
    3.1.3 各种单元的模拟  36-37
  3.2 土体的弹塑性本构模型  37-39
    3.2.1 屈服准则  37-38
    3.2.2 加卸载准则  38
    3.2.3 流动法则  38-39
    3.2.4 硬化规律  39
  3.3 PLAXIS数值模拟工程实例  39-48
    3.3.1 万达广场基坑工程  39-44
    3.3.2 国际会议中心基坑工程  44-48
第四章理论估算值与数值模拟值的分析比较  48-52
  4.1 弹性体位移计算值与实测值比较  48
  4.2 开挖影响面法计算值与实测值比较  48-49
  4.3 数值模拟值与实测值比较  49-50
  4.4 理论计算值与数值模拟值比较  50-51
    4.4.1 万达广场基坑工程  50
    4.4.2 万国际会议中心基坑工程  50-51
  4.5 银川地区基坑水平位移计算总结  51-52
第五章总结与展望  52-54
  5.1 研究工作  52
  5.2 主要结论  52-53
  展望  53-54
参考文献  54-57
致谢  57-58
个人简介和在硕士学习期间发表的论文情况  58

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