某地下连续墙深基坑支护结构中钢筋混凝土支撑性能研究

摘要

随着城市轨道交通、地下空间的开发以及超高层建筑等项目的日益增多，深基坑工程也越趋频繁，其中，地下连续墙加钢筋混凝土内支撑的支护体系是一种较新的用于深基坑支护的方法。
　　本文以南宁市某采用地下连续墙加钢筋混凝土内支撑支护结构的工程为例，利用有限元软件Midas GTS对该工程进行数值分析。在从最大支撑轴力、地下连续墙最大变形及最大地表沉降值等三个方面验证了支护方案可行的基础上，分别对横撑、纵撑和角撑的轴力随着施工阶段（荷载）的动态变化进行了分析，总结了支撑轴力随施工阶段的动态变化规律。
　　针对目前基坑的规模大、施工工期长的特点，研究了温度作用对支撑性能的影响，工况包括升温和降温两个过程，从不同温差、支撑温度变化路径及支撑间的温度差异这三个方面研究了支撑轴力的动态变化规律及地下连续墙的变形规律。结果表明，温度作用不论是对于支撑轴力还是连续墙的变形，其影响都是非常大的。
　　文章还探究了支撑的稳定性，推导了当支撑在自重、轴向压力与立柱抬升等多种因素共同影响下支撑中部总弯矩的计算式及支撑的挠曲线方程。通过计算得出当立柱抬升的位移达到0.030m时，由立柱抬升引起的弯矩可占到支撑中部总弯矩的82.91％，可知立柱抬升对于支撑中部总弯矩的影响亦是十分显著的。另外，从所推导的计算式可知基坑的宽度与支撑中部总弯矩有着密切的关系，因此还分析了基坑宽度和立柱抬升引起的支撑中部弯矩与支撑中部总弯矩的比值、支撑自重引起的支撑中部弯矩与支撑中部总弯矩的比值三者之间的关系。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 基坑工程的特点

1．3 国内外研究现状

1．3．1 基坑变形的时空效应研究现状

1．3．2 基坑支护结构中支撑研究现状

1．4 基坑支护体系选取

1．4．1 总体支护方案选型

1．4．2 围护结构选型

1．4．3 支撑结构选型

1．5 本文的研究意义

1．6 本文的主要工作

第二章 工程实例介绍

2．1 工程概况

2．2 地质条件

2．3 水文条件

2．4 基坑安全等级控制标准

2．5 工程特点

2．6 基坑支护方案的探讨

2．6．1 支护方案比选

2．6．2 支撑材料的选择

2．7 设计方案

第三章 模型的建立及结果分析

3．1 Midas／GTS软件介绍

3．1．1 软件特点

3．1．2 单元库及材料本构关系

3．1．3 功能和适用范围

3．2 建立模型的基本假定

3．3 模型参数的取值

3．3．1 材料属性输入

3．3．2 基坑开挖的影响范围

3．3．3 施工工况定义

3．4 建模过程简介

3．5 验证钢筋混凝土支撑支护方案

3．5．1 最大支撑轴力

3．5．2 地下连续墙变形

3．5．3 周边地表沉降

3．6 钢筋混凝土支撑轴力的动态变化规律分析

3．6．1 横撑轴力动态变化规律

3．6．2 纵撑轴力动态变化规律

3．6．3 角撑轴力动态变化规律

3．7 小结

第四章 基坑支护多道支撑体系温度有限元分析

4．1 未考虑温度内应力影响的钢筋混凝土支撑轴力计算方法

4．2 考虑温度内应力影响的钢筋混凝土支撑轴力计算方法

4．2．1 支撑两端自由约束

4．2．2 支撑两端固定约束

4．3 温度作用对支撑性能的影响

4．3．1 不同温差对钢筋混凝土支撑性能的影响

4．3．2 温度变化路径对钢筋混凝土支撑性能的影响

4．3．3 支撑间的温度差异对钢筋混凝土支撑性能的影响

4．4 减小温度应力对支撑性能影响的措施

4．5 小结

第五章 钢筋混凝土支撑受力性能分析

5．1 关于钢筋混凝土支撑稳定性的探讨

5．1．1 压杆稳定的概念与作用机理

5．1．2 钢筋混凝土支撑稳定性分析

5．2 立柱抬升对混凝土支撑受力性能的影响

5．2．1 支撑弯矩计算式的推导

5．2．2 支撑挠曲线方程的推导

5．2．3 立柱竖向位移引起的钢筋混凝土支撑破坏形态

5．2．4 减小立柱竖向位移的措施

5．3 小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢