厦门同安卫校基坑工程支护结构受力与变形的稳定性分析

摘要

基坑支护结构的内力与变形的稳定性研究是基坑工程中的重要内容，随着基坑工程大量涌现的设计需要，基坑支护结构计算理论得到了较大的发展，但是由于基坑工程具有很强的区域性和个体特征，不仅与工程地质水文条件有关，还与周围环境条件有关，加上土体固结渗流等影响，土压力计算的复杂性以及基坑工程的时间与空间效应，都使得基坑支护结构的设计更加困难。现在按照工程类比和经验进行设计显然存在一定缺陷，还需要对设计结果进行定量的分析验证。因此，本文以厦门同安卫校在建基坑项目为工程背景，采用不同方法对其支护结构进行定量的稳定性分析及研究工作，深入探讨不同设计计算方法的适用性及其结果的正确性，主要研究内容如下:
　　(1)采用基坑支护设计所普遍使用的极限平衡法，对厦门同安卫校基坑工程支护结构的入土深度和内力进行计算，初步验证该工程支护结构的稳定性。
　　(2)在充分了解工程地质、支护结构设计方案的基础上，合理采用土体力学参数，充分考虑土体与结构的相互作用以及支护结构的变形协调性，结合有限元法基本原理，利用大型有限元分析软件ANSYS12.0对厦门同安卫校基坑工程进行全过程开挖与支护的数值模拟研究，验证了该工程基坑支护结构设计的合理性和安全性，说明支护结构的稳定性良好并没有影响到临近建筑物。
　　(3)利用ANSYS12.0有限元软件，采用数值模拟的方法，分析基坑土体的应力应变规律，得到土体应力集中和塑性变形发展趋势，对该项目的稳定性提出建议。同时分析了不同工况下悬臂排桩支护结构的受力与变形特点及规律。然后进一步探究支护桩桩项边坡及桩身刚度在不同设计参数时对基坑支护结构受力与变形的影响，总结桩顶边坡及桩身刚度对支护结构的影响规律。
　　(4)根据考虑土压力位移效应的弹性地基梁法，通过Matlab编程软件编制相应的有限元计算求解程序，对厦门同安卫校开挖过程中最容易发生稳定性事故的工况，即最后工况的稳定性进行进一步的验证与校核。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．2 基坑支护结构计算方法研究现状

1．2．1 极限平衡法

1．2．2 弹性地基梁法

1．2．3 有限元法

1．3 本文的研究思路及主要工作

第二章 工程概况

2．1 工程简介

2．2 工程地质条件

2．3 基坑支护设计方案

2．4 旋挖钻孔灌注桩施工

第三章 支护结构极限平衡法分析

3．1 土压力理论

3．2 极限平衡法原理

3．3 工程实例计算

3．4 本章小结

第四章 基坑开挖与支护的有限元数值模拟研究

4．1 有限元法基本理论

4．1．1 弹塑性力学基本原理

4．1．2 有限元法分析过程

4．1．3 土的本构模型与屈服准则

4．2 ANSYS在基坑工程中的应用

4．2．1 ANSYS简介

4．2．2 分步开挖模拟

4．3 ANSYS有限元计算模型

4．3．1 有限元分析的基本假定

4．3．2 有限元模拟开挖步骤

4．4 数值模拟结果

4．4．1 土体及支护桩的水平变形分析

4．4．2 土体应力应变分析

4．4．3 支护桩内力分析

4．5 支护结构受力与变形的影响因素研究

4．5．1 坑顶边坡的影响分析

4．5．2 桩身强度的影响分析

4．6 本章小结

第五章 考虑土压力位移效应的弹性地基梁法研究

5．1 弹性地基梁理论

5．2 考虑位移效应的土压力计算模型

5．2．1 支护结构的变形与土压力分布

5．2．2 土压力计算公式

5．3 工程应用实例

5．3．1 计算方法

5．3．2 计算结果分析

5．4 三种方法的比较分析

5．5 本章小结

第六章 主要结论

参考文献

致谢