基于原位监测的土压力和支护结构计算方法研究

摘要

本文针对桩锚支护结构的土压力和变形在施工过程中是动态变化的这一问题，详细介绍了目前支护结构和土压力计算理论的研究现状，以木莲冲路边坡支护工程为背景，分工况对支护结构内力和变形的实测数据进行分析，并基于支护结构的计算方法，结合桩身弯矩和深部位移的监测数据反分析土压力分布和地基水平抗力系数的取值，实现了监测技术在理论分析上应用。具体研究内容和所得结论如下:
　　 原位监测的数据分析表明:桩身内力和变形主要受土方开挖和锚索预加荷载的影响。在悬臂阶段，随着开挖深度的增加，桩身弯矩和水平位移也随之增大并逐渐向深部发展;而锚索的张拉改变了桩的受力状态，桩身位移在预应力锚索的作用下会产生反向的变形，预应力锚索距桩顶越近，变形控制越为明显。
　　 结合桩身弯矩的实测数据，基于等值梁法和1/2分担法，反分析随着土方开挖和锚索预应力施加，土压力的分布规律，得到随着土方开挖主动土压力系数越来越小，而锚索的张拉使得土压力系数局部增大。同时也得出木莲冲路不同工况下土压力系数与经典法土压力系数之间的比例关系。
　　 通过算例分析对已有的考虑位移的土压力计算公式进行比较分析，选用梅国雄考虑位移的主动土压力公式得到主动土压力，作为弹性地基梁法中作用在支护结构的荷载。并基于等效内摩擦角的有效应力法、总土压力相等的方法和作用弯矩相等的原理，通过算例分析确定粉质粘土层等效内摩擦角的计算模型。
　　 根据考虑位移的土压力计算公式，基于弹性地基梁法，通过不断调整m值计算分析m值对木莲冲路环保学院侧桩身内力和变形的影响规律。并结合桩身位移实测数据，反分析分步开挖过程中土层m值，得出按照规范公式算得粘性土m值明显小于反演的m值;并且随着土方卸载，土体的m值有不同程度的衰减。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 支护结构计算理论和方法

1．2．1 等值梁法

1．2．2 弹性支点法

1．2．3 有限单元法

1．3 土压力影响因素分析

1．4 原位监测技术在支护结构计算中的应用

1．5 本文研究的内容

1．5．1 研究思路

1．5．2 研究内容

第二章 木莲冲路边坡支护设计

2．1 概述

2．1．1 工程概况

2．1．2 地质概况

2．1．3 边坡支护结构特点

2．2 支护体系设计方案

2．2．1 设计方案

2．2．2 支护结构选型

2．2．3 桩锚支护设计计算

2．2．4 支护结构施工顺序

2．3 监测方案

2．3．1 监测方案设计原则

2．3．2 监测内容

2．4 本章小结

第三章 原位监测成果分析

3．1 引言

3．2 深层水平位移监测成果分析

3．3 钢筋应力监测成果分析

3．3．1 支护桩初始应力确定

3．3．2 钢筋应力变化规律

3．4 本章小结

第四章 基于应力监测的土压力反分析

4．1 引言

4．2 土压力分布规律探讨

4．3 多支点桩锚结构的土压力反分析

4．3．1 等值梁法分析结果

4．3．2 二分之一分担法分析结果

4．4 考虑位移的土压力计算研究

4．4．1 土压力随位移的发展规律

4．4．2 考虑位移的土压力计算公式探讨

4．4．3 算例分析

4．5 本章小结

第五章 基于变形监测土体m值反分析

5．1 引言

5．2 弹性地基梁法

5．2．1 计算原理

5．2．2 桩后作用荷载

5．2．3 土体m值影响因素

5．3 分布开挖的计算原理

5．3．1 反分析的基本步骤

5．3．2 目标函数和优化方法

5．4 变形反分析工程实例应用

5．4．1 计算参数选取

5．4．2 施工工况描述

5．4．3 算例分析

5．4．4 监测结果与计算结果的比较分析

5．5 本章小结

第六章 结论及展望

6．1 结论

6．2 后续研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果