基坑支护倾斜桩的受力变形特性及其影响因素分析

摘要

随着城市建设的迅猛发展，建筑物的愈发密集，城市人口数量的激增，基坑面积及深度越来越大，周围施工环境也愈发复杂，给基坑支护设计与施工带来了巨大挑战。近年来，排桩支护、地下连续墙、SMW工法、桩锚支护、钻孔灌注桩加内支撑结构等支护方式广泛应用于基坑工程中，各种各样的新型支护方式也层出不穷，极大地丰富了基坑支护工程的理论与实践。悬臂式倾斜桩支护结构作为一种新型支护方式，具有支挡能力强，节约用地空间和施工费用等特点。它相对于传统悬臂排桩支护而言，可以更好地承担水平荷载，减小水平位移与变形，受力与变形特性均有明显改善，大大提高了支护能力，因此也越来越被人们认可。
　　倾斜桩一般常见于公路桥梁、港口码头、输电线塔架及海上钻井平台等结构的基础中，以充分发挥其轴向抗压能力，减小风荷载、地震荷载、流水及波浪荷载等水平荷载引起的桩身剪力和弯矩，却很少被用于基坑支护工程中。同时，国内外学者对于群桩基础中的斜桩和由于施工原因造成的偏斜基桩的竖向承载力及其变化规律研究较多，而对于基坑支护倾斜桩在水平荷载作用下的受力与变形特性的关注则十分不足，亟需在此方面展开深入研究。
　　本文以基坑支护倾斜桩为研究对象，首先参考传统直立支护桩的结构计算方法，讨论分析了倾斜支护桩受力与变形计算方法。然后，结合工程实际，利用FLAC3D建立相应的三维数值计算模型，对倾斜支护桩的受力与变形特性进行深入研究，得到了倾斜支护桩受力性状随基坑开挖的变化规律，并就倾斜角度、布桩方式、地面超载、桩顶约束条件、桩体刚度等因素对倾斜支护桩受力变形特性的影响规律进行了详细分析。最后，将倾斜支护桩与传统直立支护桩的受力变形特性进行了对比分析，进一步探讨分析倾斜桩支护的优越性；并将数值计算结果与前人所做模型试验结果进行定性的对比分析，验证所得结论的可靠性。研究结果不仅为倾斜支护桩的推广应用提供了理论基础，也为其设计和施工提供了一定的参考依据。

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1 绪 论

1.1 课题的提出

1.2 国内外研究现状与进展

1.3 主要研究内容

2 基坑支护倾斜桩的计算方法

2.1 土压力计算理论

2.2 极限平衡法

2.3 弹性地基梁法(“m”法)

2.4 有限单元法

2.5 针对倾斜桩的内力分析方法

3 倾斜支护桩受力变形特性的数值模拟分析

3.1工程概况

3.2 数值计算模型的建立

3.3 计算过程

3.4 计算结果分析

3.5 小 结

4 倾斜支护桩受力变形特性的影响因素分析

4.1 倾斜角度的影响

4.2 布桩方式的影响

4.3 地面超载的影响

4.4 桩顶约束方式的影响

4.5 桩体刚度的影响

4.6 小 结

5 倾斜支护桩受力变形特性的对比分析与验证

5.1 倾斜支护桩与直立支护桩受力变形特性的对比分析

5.2 倾斜支护桩数值模拟结果与试验结果的对比分析

5.3 小 结

6 结论与展望

6.1 结 论

6.2 展 望

参考文献

攻读硕士期间的主要成果

致谢