考虑空间效应时基坑桩锚支护变形研究

摘要

基坑是一个具有长度、宽度、深度的三维空间结构体系。基坑工程在设计过程中，设计人员常将其看作二维平面问题进行设计。但基坑开挖过程中的空间效应，并不能完整的反应出来，所以说从三维角度分析研究就显得尤为重要。
　　本文使用有限元软件ABAQUS对基坑开挖的过程建立了三维模型，该模型考虑墙后土体与支护结构之间的相互作用，并对基坑的空间效应进行了比较系统的研究，分析了基坑在分步开挖过程中，支护结构的水平位移和土压力随空间位置分布情况，同时研究了不同几何尺寸的基坑，其支护结构的位移和土压力分布的情况。分析结果表明:
　　(1)基坑开挖具有较强的空间效应，在基坑开挖过程中，基坑的变形在基坑的坑角处达到最小值，随着向基坑中部的位移越大变形越大，到中部变形达到最大值。
　　(2)基坑支护结构的变形和土压力的分布具有明显的空间效应:基坑的坑角处变形较小，土压力较大，在基坑中部的变形较大，土压力相对较小。
　　(3)基坑的几何尺寸对基坑的变形有较大的影响。当基坑的长宽比逐渐增大时，空间效应对基坑的各支护边的影响逐渐减小。在分析计算中得出，基坑的长宽比，推出临界长宽比，当基坑的长宽比超过临界长宽比时，计算结果逐渐趋近于定值，即空间效应减弱。
　　最后，采用ABAQUS对一个实际工程的部分支护段进行了数值模拟，将其分析结果和理正的计算结果进行了对比，在一定范围内验证了计算模型的可适用性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究意义

1．2 桩锚支护国内外研究现状

1．3 空间效应研究

1．4 研究内容

第2章 桩锚支护结构内力及变形分析方法

2．1 引言

2．2 弹性支点法

2．2．1 地基模型

2．2．2 弹性支点法

2．3 连续介质有限元法

2．4 本章小结

第3章 ABAQUS简介及有限元模型建立

3．1 引言

3．2 ABAQUS／CAE中的功能模块

3．4 ABAQUS有限元分析的基本假定

3．5 ABAQUS模型建立与分析问题

3．5．1 相互作用问题的处理

3．5．3 初始自重应力场的建立和生死单元

3．6 基坑开挖的具体实现步骤

3．7 小结

第4章 基坑工程空间效应分析

4．1 引言

4．2 有限元模型建立

4．2．1 模型简介

4．2．2 材料参数

4．2．3 有限元模型

4．3 坑角效应

4．3．1 坑角效应

4．3．2 坑角效应下的支护结构顶部位移

4．3．3 坑角效应下的基坑几何尺寸对角部的影响

4．3．4 坑角效应的利用

4．4 位移分析

4．4．1 支护桩位移分布

4．4．2 基坑几何尺寸对支护结构的影响

4．5 土压力

4．5．1 土压力分布

4．5．2 坑角效应对土压力的影响

4．6 本章小结

第5章 工程实例分析

5．1 工程概况

5．1．1 基坑周边建筑、道路概况

5．1．2 工程地质条件

5．1．3 水文地质条件

5．1．4 支护方案选型

5．2 有限元模型建立

5．2．1 计算模型的选取

5．2．2 模型的开挖过程数值模拟

5．3 数值模拟结果

5．3．1 数值模拟结果

5．3．2 有限元计算结果与理正计算结果对比

5．3．3 有限元计算误差分析

5．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

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