群桩复合地基与双排桩支护联合作用基坑变形规律研究

摘要

由双排支护桩结构和群桩基础组成的联合作用体系可以有效控制基坑的变形，被广泛应用于基坑支护设计中。但目前对于群桩复合地基与双排桩支护联合作用体系的设计计算方法和理论还不成熟，实测数据还不多，受力机理不够清楚，数值模拟精度有待提高，因此很有必要对其进行更为深入的研究.
　　 本文以山东省省会文化艺术中心大剧院台仓基坑工程中双排支护桩设计为例，通过FLAC3D有限差分软件数值计算，采用弹塑性实体单元和线性桩单元，考虑桩土相互作用，对基坑的开挖支护施工全过程进行三维动态模拟分析。系统分析了土体力学参数、双排桩设计参数、CFG群桩设计参数和钻孔灌注桩设计参数对基坑变形的敏感性，得到了较敏感参数。通过正交试验方法反分析，以现场监测数据为反分析目标，得到较优的力学参数和设计参数。同时，考虑不同开挖深度下，“结构单元桩”和“实体单元桩”的作用效果，并将计算结果对比分析。最后，以土体刚度作为单一变量，以基坑顶部水平位移或土体深层水平位移为等效目标，对复合群桩基础的作用效果进行等效分析。
　　 数值计算结果表明，土体弹性模量、土体摩擦角、土体粘聚力、土体侧压力系数、钻孔灌注桩桩身刚度和钻孔灌注桩桩土粘聚力等参数对基坑边坡变形的影响较大。通过正交试验反分析方法得到的较优方案，其计算结果和现场监测数据具有很高的吻合度。通过“结构单元桩”和“实体单元桩”计算结果对比分析，明确了支护结构和复合群桩基础的力学行为。CFG群桩基础主要影响基坑上部的水平位移，钻孔灌注桩基础主要影响深层水平位移。CFG群桩可以提高土体刚度约1.5倍，钻孔灌注桩群桩可以提高土体刚度约6倍。计算结果可为群桩复合地基与双排桩支护联合作用体系设计参数的选取提供参考。

目录

声明

摘要

一、绪论

1．1 课题来源及研究意义

1．1．1 课题来源及意义

1．1．2 研究目标

1．2 国内外研究现状

1．2．1 双排桩

1．2．2 群桩

1．2．3 基坑

1．3 本文的研究内容

第二章 工程背景及试验

2．1 工程概况

2．2 工程地质

2．3 水文条件

2．4 支护设计

2．5 现场监测方案

2．6 桩的静载荷试验

2．6．1 前言

2．6．2 单桩竖向静载试验方法

2．6．3 试验成果分析

2．6．4 试验结论

第三章 计算原理

3．1 FLAC3D的计算原理

3．2 FLAC3D优点

3．3 FLAC3D的本构模型

3．4 FLAC3D中计算简化的问题

3．5 桩土接触面原理

3．6 桩单元原理

3．6．1 桩单元计算原理

3，6．2 有限差分差计算方法

3．6．3 实体-结构相互作用

第四章 计算模型及基本假定

4．1 Drucker-Prager模型

4．1．1 屈服函数

4．1．2 塑性修正

4．1．3 材料参数

4．2 计算模型

4．3 初始地应力

4．4 边界条件

4．5 计算参数

4．6 连梁和冠梁的简化

第五章 计算参数对基坑变形的影响

5．1 土体参数的影响

5．1．1 弹性模量

5．1．2 抗拉强度

5．1．3 摩擦角

5．1．4 粘聚力

5．1．5 侧压力系数

5．2 双排桩设计参数的影响

5．2．1 连梁刚度

5．2．2 桩间距

5．2．3 桩长

5．3 CFG群桩设计参数的影响

5．3．1 桩间距

5．3．2 桩身刚度

5．3．3 桩长

5．4 钻孔灌注桩设计参数的影响

5．4．1 桩间距

5．4．2 桩身刚度

5．4．3 桩土粘聚力

5．4．4 桩长

第六章 正交试验反分析

6．1 正交试验方法简介

6．2 正交试验方法特点

6．3 正交试验方法用途

6．4 正交试验方法步骤

6．5 正交试验法的优势

6．6 算例

6．6．1 参数的选取

6．6．2 参数水平的设置

6．6．3 正交试验表的设计

6．6．4 正交试验结果分析

6．6．5 结果验证

第七章 开挖深度对基坑变形的影响

7．1 计算规模

7．2、桩身水平位移

7．2．1、前排桩位移

7．2．2、后排桩位移

7．3、弯矩

7．4、剪力

7．5、切向应力和法向应力

7．6、地表沉降

7．7、坑底隆起

第八章 辅助群桩基础等效分析

8．1 CFG群桩基础

8．1．1 CFG群桩基础的影响

8．1．2 CFG群桩基础的等效

8．2 钻孔灌注桩基础

8．2．1 钻孔灌注桩基础的影响

8．2．2 钻孔灌注桩的等效

第九章 总结和展望

9．1 总结

9．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

学位论文评阅及答辩情况表