深基坑对周边建筑结构的影响及应对措施

摘要

随着我国城镇化及建筑业的快速发展，城市的土地资源日趋紧张，城市建筑密度越来越大，为有效利用土地，城市建筑中出现大量高层及地下建筑，随之，深基坑的的应用越来越广泛，规模也越来越大，但是在深基坑的施工过程中，如果防护效果不当，就会对临近建筑及周边设施产生一定影响，例如在基坑施工过程中周边建筑结构可能会出现局部破坏、地下管线断裂、周边路面塌陷，严重者会威胁建筑本身的安全，由于基坑变形后恢复难度很大，所以本文的应对措施主要是针对建筑结构的加固。本文重点研究了深基坑施工对周边不同区域、不同距离的框架结构建筑的基底位移、结构内力的影响，及因地基变形而产生局部破坏的己用建筑结构加固方式。本文采用数值模拟来分析基坑对建筑的影响，其中基坑模拟采用有限差分软件FLAC.3D，建筑模拟采用有限元软件ETABS。具体研究内容如下;
　　(1)本文对基坑周边不同区域、不同位置的建筑分为两类来研究，当建筑在垂直于基坑长边方向上，由近及远存在位置变化时，基底的相对位移则是先增大后减小，大约在距基坑长边20米左右出现转折。而内力变化遵循相同的规律。当建筑处于平行基坑长边方向时，由基坑长边中点向两边进行位置变化时，其相对位移先增大，中部变化不大，而后再减小，而在移动过程中建筑结构的内变化同样如此，不难发现，两者具有很强的相关性。
　　(2)基坑在分层开挖过程中建筑基底位移的绝对值并非一直在增大，例如在开挖达到一定深度时候，竖向位移开始出现反弹，其绝对值随着开挖在不断减小，即变化出现了转折点，在基坑施工开挖过程中，要特别基底注意位移的转折点，因为此时土体的运动方向可能改变了，应加强基坑变形的监测，由于竖向相对位移却在增大，所以建筑的内力还是在不断变大。通过阅读文献，发现基坑开挖模拟方式分为两种，即一次开挖和分层开挖，本文对两种开挖方式所得结果进行比较，分层开挖得到的基底沉降和结构内力均偏大一点，而且分层开挖更符合基坑开挖的真实过程。
　　(3)本文以结构加固为具体应对措施，并且选择基坑周边某一位置的建筑，采用PKPM进行加固计算，由于此处建筑本来已经存在，已经在使用，所以加固时所不宜进行大面积作业，而且加固速度要快，不能耗时过长，不能对居民的正常生活造成影响，所以本文选择选择外包型钢、粘贴钢板法对梁、柱构件进行加固。
　　本文通过对基坑周边不同位置的，不同距离的结构体的基底位移和内力进行分析，得到一部分结论，希望可以对实际工程提供一些参考。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 本文研究的主要内容

2 基坑工程的相关理论

2．1．基坑及周围土体的变形

2．1．1 基坑支护结构的形变及支撑结构的内力

2．1．2 基坑围护结构的竖向位移

2．1．3 基坑底部的隆起变形

2．1．4 坑外周围土体的沉降

2．2 基坑分步开挖过程的模拟

2．3 土与构的相互作用

2．4 本章小结

3．1 基坑的数值模拟

3．2 桩锚支护的分析

3．2．1 基坑周围土体沉降

3．2．2 排桩顶部水平位移

3．2．3 桩体随开挖深度的水平位移变化

3．2．4 桩体的竖向位移

3．2．5 基坑底部的隆起

3．2．6 锚杆拉力的变化

3．3 地下连续墙加锚杆支护分析

3．3．1 基坑周围土体沉降

3．3．2 墙顶的水平位移

3．3．3 连续墙随开挖深度的水平位移变化

3．3．4 连续墙的竖向位移

3．3．5 基坑底部的隆起

3．3．6 锚杆的拉力变化

3．4 本章小结

4 基坑对周边建筑结构受力性能的影响

4．1 建筑处于基坑周边不同位置基底位移规律

4．1．1 建筑位于垂直基坑长边方向时基底位移规律

4．1．2 基坑分层开挖时一工况基底位移规律

4．1．3 建筑位于平行基坑长边方向时基底位移规律

4．2 建筑处于不同位置时的结构内力变化规律

4．2．1 建筑位于垂直基坑长边方向时基底位移对结构内力的影响

4．2．2 基坑分布开挖时基底位移对一工况结构内力的影响

4．2．3 建筑位于平行基坑长边方向时基底位移对结构内力的影响

4．3 本章小结

5 基坑临近建筑结构加固

5．1 常用建筑结构加固方法

5．1．1 增大截面加固法

5．1．2 换置混凝土加固法

5．1．3 外包型钢加固法

5．1．4 粘贴钢板加固法

5．1．5 粘贴纤维复合材料加固法

5．2 基坑附近某处建筑结构的PKPM加固计算

5．3 本章小结

6 结论

6．1 结论

6．1．1 基坑开挖引起周边建筑基底位移的变化规律

6．1．2 建筑的基底位移引起的结构内力变化规律

6．1．3 基坑周边的建筑结构加固

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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