双排桩—锚支护结构的数值分析

摘要

随着经济的飞速发展和高层、超高层建筑的普及，基坑开挖深度的不断加深，对基坑支护体系的设计与施工不断提出新的挑战。而传统的单一形式的支护手段往往不能满足工程实践的需求。双排桩-锚支护结构是一种新型的支护技术，这种支护结构成功的将双排桩支护与锚杆支护联合使用，发挥各自优势，能够显著的控制土体和支护结构的变形，对工期紧、支护结构场地有限的工程尤其适用。目前对双排桩-锚支护结构的研究很少，尤其对该支护结构中双排桩的受力及变形特征研究鲜为报道。本文在研究双排桩支护结构、锚杆支护结构、桩锚支护结构的基本理论的基础上，对双排桩-锚支护结构进行了受力分析，结合工程实例，运用三维有限差分程序FLAC3D软件，创建了数值模型，按照实际工程的开挖程序进行了数值模拟，得到了一些有意义的结论，以期为类似工程提供借鉴。本文的主要研究如下:
　　(1)总结了双排桩支护结构、锚杆支护结构、桩锚支护结构的研究现状以及双排桩-锚支护结构独特的技术优势。探讨了双排桩-锚支护结构的理论与数值分析方法。
　　(2)建立了基于有限差分软件FLAC3D的数值模型，并根据一个工程实例，得出了每一步开挖后前后排桩的位移和弯矩图。开挖结束后，双排桩支护结构的最大水平位移位于基坑开挖深度的中偏上位置。反弯点位于坑底，桩身正弯矩最大值出现在开挖深度的1/2附近，桩身负弯矩最大值出现在开挖面向下插入深度的1/3附近，桩端附近弯矩一般都很小。排距是双排桩设计的重要参数，排距过小，受力不合理，排距过大刚架效果减弱，当排距D=4d左右时，支护效果最佳。
　　(3)通过数值分析系统的研究了影响双排桩-锚支护结构稳定性的因素，包括排距、冠梁刚度、锚杆倾角等因素，并提出了关于实际施工的合理化建议。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 双排桩支护结构的研究与应用

1．1．1 双排桩支护结构的概念

1．1．2 双排桩支护结构的应用

1．1．3 理论研究

1．1．4 试验和数值研究

1．2 锚杆支护的研究与应用

1．2．1 锚杆支护的概念

1．2．2 锚杆支护的应用

1．2．3 理论研究

1．2．4 试验和数值研究

1．3 桩-锚支护结构的研究与应用

1．3．1 桩-锚支护结构的概念

1．3．2 桩-锚支护结构的应用

1．3．3 理论研究

1．3．4 试验和数值研究

1．4 本文研究内容与方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法与技术路线

2 双排桩-锚支护结构的设计理论

2．1 支护结构上的土压力

2．1．1 理论计算方法

2．1．2 基坑开挖支护中的土压力特点及分布规律

2．2 基坑稳定性分析

2．2．1 基于极限平衡理论的条分法

2．2．2 Bishop条分法

2．2．3 强度折减法

2．3 维护结构的水平位移估算

2．4 双排桩-锚支护结构的内力分析

2．4．1 平面弹性地基梁法

2．4．2 空间弹性地基板法

2．5 基于理正软件的双排桩-锚设计分析

2．5．1 基坑设计参数

2．5．2 分步开挖的计算结果

2．5．3 基坑整体稳定性验算

2．6 双排桩-锚支护结构的数值分析方法

2．6．1 软件介绍

2．6．2 数值分析方法一般步骤

3 数值模型的建立及受力分析

3．1 工程概况

3．1．1 基坑周边环境

3．1．2 支护体系设计参数

3．2 模型的建立

3．3 桩-锚围护结构的弯矩与位移

3．3．1 桩身位移和弯矩随开挖过程的变化

3．4 排桩间距对支护结构弯矩与位移的影响

3．5 排桩嵌固深度对支护结构位移的影响

3．6 本章小结

4 影响双排桩-锚支护结构稳定性的因素分析

4．1 排距

4．2 桩长

4．3 冠梁刚度

4．4 锚杆倾角

4．5 锚杆预应力大小

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢