SMW挡墙和支撑系统稳定性分析及支撑优化

摘要

SMW工法足基于深层搅拌桩施工方法发展起来的，具有很大的发展前途，是一种新颖的基坑围护方式。尽管SMW工法挡土墙构造简单，但其受力机理却相当复杂。迄今为止目前，我们对SMW工法的工作机理认识还很不足，还没有不能从一个成熟的客观的理论方法角度来分析该组合结构。 本文分析了SMW挡墙在弯矩作用下的变形特征，推导出SMW挡墙在各阶段内力和变形的关系式，并导出工程应力范围内SMW挡墙的刚度计算式和内插型钢整体稳定承载力计算式。根据分析结果，提出了SMW挡墙的设计计算方法。 本文还提出了根据深基坑工程中常规监测得到的SMW围护结构的测斜曲线，由变形曲线反算弯矩，这样可以使我们及时地了解地下维护结构中型钢的受力状况与变形状况，提前采取措施避免由于设计不合理引起的工程事故。 本文还考虑了影响基坑、支撑稳定性的各种因素，支撑稳定性的影响，建立有限元计算模型，模拟研究了SMW挡墙中水泥土搅拌桩直径、内支撑截面及施工顺序的变化，对基坑支护挡墙水平位移与内力、支撑轴力的影响，并与实测值、理论计算值比较分析，结果表明，对于复杂工程，进行考虑结构与土体共同作用的施工全过程有限元分析和模拟是完全必要的。

目录

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第一章 绪论

1.1引言

1.2基坑发展历史及支护形式简介

1.3 SMW的背景及应用

1.3.1 SMW工法简介

1.3.2 SMW工法的特点及应用

1.3.3、SMW工法的国内外研究现状

第二章 SMW挡墙性能分析

2.1 SMW挡墙自身性能研究

2.1.1结构模型的建立

2.1.2 SMW挡墙的抗弯刚度研究

2.1.3挡墙整体稳定分析

2.2 SMW挡墙土压力理论

2.2.1土压力种类

2.2.2挡墙土压力计算

2.3 SMW挡墙由已测位移反分析挡墙弯矩

2.3.1变形曲率Φ的计算

2.3.2内插型钢挡墙截面弯矩估算

第三章 SMW工法设计计算理论方法研究

3.1 SMW挡墙截面设计与计算

3.1.1水泥土墙体厚度

3.1.2水平方向水泥土强度的校核

3.1.3组合截面刚度Ke计算

3.2 SMW多撑支护挡墙内力计算

3.2.1 SMW工法常用计算方法

3.2.2增量计算法

3.4稳定验算

第四章 支撑结构性能分析

4.1钢支撑体系的优缺点：

4.1.1深基坑工程采用钢结构支撑体系的优点

4.1.2深基坑工程采用钢结构支撑体系的弊端

4.2钢管支撑极限承载力计算理论

4.2.1失稳概念

4.2.2圆柱壳失稳的原因及影响

4.2.3基于小挠度理论的圆柱壳的轴压失稳

4.2.4基于大挠度理论的圆柱壳的轴压失稳

4.2.5欧拉公式确定钢支撑的极限承载力

4.2.6按现有规范计算的薄壁钢管的极限承载力

4.2.7薄壁钢管的稳定承载力的有限元分析

4.3钢管支撑轴力的影响分析

4.3.1自重对钢管支撑的影响

4.3.2开挖顺序对钢管支撑的影响

4.3.3 SMW挡墙中水泥土搅拌桩桩径变化对钢管支撑的影响

4.4 SMW支撑轴力的计算方法及数据对比

第五章 SMW实例工程监测试验分析

5.1监测内容及方法：

5.2监测的目的

5.3工程概况

5.4基坑支护工程观测项目的实施

第六章 SMW实例工程有限元模拟与分析

6.1有限元法简介

6.2工程算例

6.3本构模型的选取

6.4有限元计算模拟

6.4.1基本假设

6.4.2模型的建立和单元的划分

6.4.3参数的选取

6.4.4开挖过程模拟

6.5计算结果分析

6.5.1桩体水平位移计算结果与实测值的对比分析

6.5.2不同施工顺序下支护结构变形分析

6.5.3 SMW挡墙中水泥土搅拌桩桩径变化的影响

6.5.4支撑截面变化的影响研究

6.6本章小结

结论

参考文献

致谢