某银行综合业务楼深基坑支护体系——SMW工法受力与变形分析研究

摘要

近年来，城市化进程加快，土地资源越发稀缺、珍贵，地面空间渐趋紧张，楼层越建越高，渐渐地，地下空间的开发成为设计师们的另一优选。笔者以某综合楼的深基坑工程为背景，利用 ABAQUS6.10模拟基坑开挖过程，同时，通过改变H型钢布置形式（插二跳一、插一跳一、密插型）、坑边坡顶荷载的大小（0kPa、20kPa、40kPa、60kPa），内支撑在竖直方向的位置（3.4m、5.4m、7.4m）等参数，研究 H型钢的受力与变形情况，并将计算结果和基坑监控实测值做对比、加以总结，探索SMW工法桩的受力与变形机理，既验证了利用ABAQUS模拟计算的可行性与合理性，又得出如下结论：
　　(1)基坑开挖过程，工法桩的受力情况不断变化。沿深度方向，H型钢所承受的弯矩总体上呈现“S”形分布，而且随着开挖深度的不断加深，H型钢所承受的最大弯矩值在不断增大，最大弯矩值所在的截面随着基坑开挖而向下移动，最大弯矩值所对应的截面出现在开挖面上方附近。
　　(2)第一步开挖，未设置支撑，H型钢处于悬臂状态，H型钢的最大位移截面位于桩顶。支撑布设后，随着后续开挖工况的进行，支撑开始发挥作用。随着开挖深度的不断加深，H型钢最大位移值在不断增大，最大位移值所在的截面随着基坑开挖而向下移动，且桩部件的最大位移点出现在开挖面上方附近。
　　(3)在受力与变形方面，随着基坑顶部坡边附加荷载的增加，H型钢各个截面所承受的弯矩和水平位移也跟着增加，而且增长率随着附加荷载的增加而增大。并且，在各个附加荷载作用下的第四开挖步(工况5)，沿深度方向，H型钢弯矩曲线、变形曲线都极其相似，分别呈现出反“S”形和“勺子”状。
　　(4)沿深度方向，H型钢的不同布设方式所对应的弯矩曲线、水平方向的位移曲线是一致的，分别呈现出反“S”形、“勺子”状。从插一跳一，到插二跳一，再到密插型，H型钢的平均间距在缩小，H型钢单位受荷面积所承受的荷载在减小，导致对应截面水平方向的位移减小。
　　(5)随着支撑布设位置下移，H型钢承受的最大弯矩先减小后增大，而且弯矩最大值所在的位置由坑底上方内侧转移至坑底下方外侧。型钢顶部的水平位移随着支撑布设位置下移而急剧增大，而且越往下移，位移增加的幅度同比剧增。
　　(6)在设计过程中，工程设计师可以事先考虑土体对支护体系的空间作用，巧妙利用土体的空间作用来抑制支护体系的受力与变形。通过计算，调整支撑的竖向位置、H型钢的布设方式，将现场基坑开挖过程中支护体系的受力与变形控制在一定的范围之内，在确保安全的前提下，降低工程造价，节约经济成本。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

第1章绪论

1.1课题背景

1.2SMW工法的特点与运用

1.3国内外研究近况、水平及不足

1.4研究目的及意义

1.5研究的主要内容及技术路线

第2章SMW工法桩支护体系介绍

2.1SMW工法桩的概念与工作机理

2.2水泥土搅拌桩的性能与设计

2.3型钢的设计

2.4SMW工法桩稳定性的验算

2.5 SMW工法桩施工工艺简介

第3章实际工程验算

3.1工程概况

3.2工程地质条件

3.3水文地质条件

3.4基坑支护体系计算

第4章SMW工法桩支护体系的有限元分析

4.1引言

4.2建立模型

4.3计算结果分析

4.4模拟值与监测值的对比分析

4.5敏感性分析

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

硕士研究生期间公开发表论文