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深基坑桩锚支护结构现场试验及数值模拟研究

作　者: 毕鑫
导　师: 武崇福；李凤柱
学　校: 燕山大学
专　业: 结构工程
关键词: 深基坑桩锚支护结构现场试验数值模拟应力
分类号: TU472
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来城市建设迅速发展,基坑工程越来越多,桩锚支护结构以其独特优势越来越多的应用于基坑支护工程。但在工程应用中还存在诸如理论研究滞后于工程实践等问题,鉴于此,研究桩锚支护结构受力与变形对基坑支护理论的完善和发展有重要意义。以秦皇岛珠江道12号深基坑工程为工程背景,对深基坑桩锚支护结构进行研究。针对基坑不同工况下支护桩和锚杆的内力、桩侧土压力进行了现场试验研究和数值模拟分析,主要研究工作如下:(1)通过现场试验数据分析,得到了基坑开挖过程中桩侧土压力、桩身应力、桩身弯矩、锚杆内力与变形的分布规律。桩侧土压力随着开挖过程发生动态变化,基坑开挖后土压力沿基坑深度呈现顶部和底部小、中下部大的分布规律;弯矩最大值出现在第二层锚杆位置附近,桩身弯矩的零点出现在基坑坑底附近;锚杆受力在自由段变化最大,在锚固段沿锚杆长度方向受力逐渐减小;锚杆锚固段存在一定范围的拉脱区域。(2)运用FLAC3D有限差分软件对基坑土体和支护结构进行了数值模拟分析,研究了不同开挖深度下土体应力、土体位移、桩和锚杆的内力与变形,验证了锚杆锚固段存在一定范围的拉脱区域,并将数值计算结果与现场试验结果进行对比分析,得到了土体和支护结构的内力分布规律。通过现场试验和数值模拟分析得到的支护结构内力与变形的状态和分布规律为今后本地区实际工程的设计、施工提供了理论依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 选题依据及研究意义  9-10
  1.2 桩锚支护结构  10-12
    1.2.1 桩锚支护结构的特点  11
    1.2.2 桩锚支护结构的工作机理  11-12
  1.3 桩锚支护结构的研究现状  12-19
    1.3.1 土压力  13-15
    1.3.2 桩锚支护结构  15-17
    1.3.3 基坑工程数值分析方法  17-19
  1.4 桩锚支护结构存在的问题  19-20
  1.5 研究方法及内容  20-21
    1.5.1 研究方法  20
    1.5.2 研究内容  20-21
第2章深基坑桩锚支护结构设计基本理论  21-32
  2.1 多支点桩锚支护结构计算方法  21-28
    2.1.1 极限平衡法  21-25
    2.1.2 弹性地基梁法  25-28
  2.2 预应力锚杆  28-31
    2.2.1 预应力锚杆的力学作用  28-30
    2.2.2 预应力锚杆的计算  30-31
  2.3 本章小结  31-32
第3章深基坑桩锚支护结构现场试验研究  32-62
  3.1 工程概况  32-37
    3.1.1 工程地质与水文地质条件  32-35
    3.1.2 基坑支护体系方案  35-36
    3.1.3 基坑工程施工顺序  36-37
  3.2 深基坑工程现场试验方案  37-43
    3.2.1 试验设计原则  37-38
    3.2.2 现场试验监测项目及方案  38-39
    3.2.3 现场试验仪器  39-41
    3.2.4 现场试验测点布置  41-42
    3.2.5 现场试验数据的采集及处理  42
    3.2.6 现场试验的影响因素分析  42-43
  3.3 现场试验结果分析  43-60
    3.3.1 土压力  43-47
    3.3.2 桩内力  47-53
    3.3.3 预应力锚杆  53-60
  3.4 本章小结  60-62
第4章深基坑桩锚支护结构数值模拟研究  62-89
  4.1 FLAC~(3D) 基本原理  63-70
    4.1.1 FLAC~(3D) 计算过程  64-66
    4.1.2 本构模型与结构单元  66-70
  4.2 土体及支护结构力学参数  70-72
  4.3 桩锚支护结构数值模型建立  72-75
    4.3.1 模型主要参数  72-73
    4.3.2 模型基本假设  73
    4.3.3 计算区域和边界、荷载条件  73
    4.3.4 数值模型开挖顺序  73-75
  4.4 数值模拟结果分析  75-87
    4.4.1 不平衡力  75-76
    4.4.2 土体应力分析  76-79
    4.4.3 位移分析  79-81
    4.4.4 桩的受力  81-82
    4.4.5 锚杆受力  82-86
    4.4.6 锚杆拉脱区域  86-87
  4.5 本章小结  87-89
结论  89-91
参考文献  91-98
致谢  98-99
作者简介  99

深基坑桩锚支护结构现场试验及数值模拟研究

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