水泥土挡墙加钻孔灌注桩组合体的研究

摘要

本论文针对性地提出了一种全新的基坑支护结构——水泥土挡墙加钻孔灌注桩组合体。该支护结构具有良好的工作性能、造价低廉、施工简易。　　本论文通过研究水泥土挡墙加钻孔灌注桩组合体的工作机理，从荷载和结构两方面完整地对其进行分析和讨论。　　本论文采用极限分析上限法，假定土体破坏时符合对数夹层破坏机构，推导了主动和被动情况下的土压力系数计算公式。通过与部分已知解的对比证明了本方法的正确性。利用编写的土压力及土压力系数计算程序，分析影响土压力的因素，指出滑裂面的形状是决定土压力大小的最根本原因，在计算被动土压力时，墙土之间的摩擦不容忽视。　　稳定性系数是系统在极限状态下能提供的抗力和此时实际荷载之比，本论文严格遵循这一观点，按绕实际转动中心进行了水泥土挡墙加钻孔灌注桩组合体的抗倾覆稳定性的分析，推导了相应的计算公式。抗滑移稳定性验算时考虑了灌注桩的侧向极限承载力。整体稳定性验算考虑了灌注桩能提供的抗滑力矩，提出了寻找最危险滑动圆弧的方法，该方法能快速、准确地计算边坡和基坑的整体稳定性。　　本论文把灌注桩模拟成水泥土挡墙的弹性支座，把水泥土挡墙看作刚体，通过分析水泥土挡墙的平衡，求出水泥土挡墙加钻孔灌注桩组合体在正常使用状态下的位移，并分析影响组合体位移的主要因素。分析表明，水泥土挡墙加钻孔灌注桩组合体的嵌固深度宜取D≈0.5H，灌注桩的长度宜按稳定性确定。　　本论文推导了水泥土挡墙加钻孔灌注桩组合体的正截面承载力计算公式。通过常规水泥土挡墙和水泥土挡墙加钻孔灌注桩组合体的简单对比说明，在基坑深度相同的情况下，水泥土挡墙加钻孔灌注桩组合体所需厚度约为常规水泥土挡墙的一半，同时具有更好的稳定性和更小的变形。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1本课题的背景

1.2本课题的研究现状

1.3本课题的研究内容和方法

1.4论文结构

第二章组合体的构成及工艺流程

2.1组合体的构成

2.2工艺流程

2.2.1水泥土挡墙

2.2.2钻孔灌注桩

2.2.3冠梁

2.2.4基坑开挖

2.3本章小结

第三章土压力

3.1经典土压力理论存在的问题

3.2极限分析法的假设和定理

3.2.1下限定理和上限定理

3.2.2库伦材料和流动法则

3.2.3库伦材料的窄过渡层

3.3单层土的土压力系数

3.3.1土压力的迭加

3.3.2对数夹层(1og-sandwich)破坏机构

3.3.3无附加荷载的无粘性土

3.3.4无附加荷载的粘性无重土

3.3.5附加荷载

3.3.6土压力系数的求解

3.3.7土压力的作用点

3.3.8影响土压力(系数)的因素

3.3.9误差分析

3.4与部分已知解的对比

3.4.1与朗肯土压力理论的对比

3.4.2与库仑土压力理论的对比

3.4.3与索科洛夫斯基解的对比

3.4.4小结

3.5其它情况下的土压力计算

3.5.1考虑位移的土压力计算

3.5.2分层土的土压力

3.5.3地下水

3.5.4土的时空效应

3.6本章小结

第四章组合体的稳定性验算

4.1稳定性系数的含义

4.2抗倾覆稳定性验算

4.2.1传统抗倾覆稳定性验算

4.2.2组合体的抗倾覆稳定性验算

4.2.3转动中心

4.3抗滑移稳定性验算

4.4整体稳定性验算

4.4.1整体稳定性系数

4.4.2最危险滑动面的确定

4.5抗隆起稳定性验算和抗渗流稳定性验算

4.5.1抗隆起稳定性验算

4.5.2抗渗流稳定性验算

4.6组合体稳定性验算的特点

4.7本章小结

第五章组合体的变形分析

5.1基本假定

5.2灌注桩的模拟

5.2.1灌注桩的转动刚度和水平刚度

5.2.2灌注桩的竖向刚度

5.3组合体的变形分析

5.4空间效应的考虑

5.5影响因素

5.6变形控制限值

5.7本章小结

第六章组合体的内力计算

6.1基本假定

6.2等效矩形应力分布图

6.3界限相对受压区高度

6.4组合体的内力计算

6.4.1灌注桩的轴心受压承载力

6.4.2灌注桩的轴心受拉承载力

6.4.3组合体的正截面承载力

6.4.4大小偏心受压的判别

6.4.5计算截面的确定

6.5基于强度的正截面承载力验算

6.6本章小结

第七章组合体的设计

7.1组合体的设计

7.1.1设计步骤

7.1.2确定组合体的截面

7.1.3组合体的设计

7.1.4计算实例

7.1.5方案对比

7.2组合体的其它结构形式

7.3本章小结

结论

参考文献

在学期间发表与学位论文内容相关的学术论文

致谢

附录1

附录2