预应力锚索桩支护结构的现场监测与离心模型试验

摘要

近年来，预应力锚索桩在深基坑支护结构中得到了大量的采用，但其设计计算理论尚未成熟。因此，有必要对预应力锚索桩的受力和变形规律进行研究。论文依托重庆市渝中区朝天门中心基坑工程，结合工程实际，通过现场监测和离心模型试验，研究预应力锚索桩的受力和变形规律。离心试验分两组，第一组是未锚固的支护桩，第二组是预应力锚索桩，对模型在100g加速度下的桩顶水平位移和桩身弯矩进行了静态采集，得出了支护结构的受力和变形规律。两组离心试验对比研究了锚索对支护结构的影响;将第二组离心试验桩顶水平位移与现场监测值对比，初步分析了产生差异的原因。论文的主要结论如下:
　　(1)支护结构监测结果显示，监测数据未超过设计控制值，在合理范围之内。另外，锚索预应力损失未超过30％设计限值，满足了规范要求;锚杆拉力较小，与设计值出入较大，部分锚杆可能失效;
　　(2)基坑在完成开挖后，支护结构顶部水平位移较大，第一级支护结构随第二级支护结构发生了平移;
　　(3)基坑顶部沉降变化主要发生在基坑开挖阶段，开挖完成后基本稳定，说明顶部沉降主要是因为支护结构倾斜引起的，支护桩自身沉降量很小。
　　(4)两组离心模型试验得到了支护桩桩身弯矩规律:第一组未加锚索加固时，第一级桩桩身弯矩大致呈抛物线形，第二级桩桩身弯矩与第一级桩形状相反。第二组加锚索锚固时，弯矩分布规律与第一组基本相同。对比两组试验结果发现，锚索加固可以减小桩身弯矩最大值，改善支护桩的受力状态;
　　(5)第一组离心试验，在未加锚索加固情况下，桩顶位移很大，且桩后土体出现破坏;第二组离心试验，在加锚索加固情况下，桩顶位移较小，且桩后土体未见明显变形。对比两组试验的桩顶水平位移可以发现，锚索的锚固力对于减小支护桩桩顶变形效果很好。
　　(6)对比现场监测数据与第二组离心模型试验桩顶水平位移发现，除7＃桩桩顶水平位移与现场监测值相近外，其他三根桩的数据相差较大。初步分析主要原因是由于试验不能模拟复杂的地质条件和施工工况，且试验填土与原状土力学参数不同等。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 选题背景及意义

1．3 深基坑支护的研究现状

1．3．1 深基坑支护的发展历史

1．3．2 深基坑支护的计算理论

1．3．3 深基坑失稳原因

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2．1 引言

2．2 支护桩的土压力计算

2．3 预应力锚索桩计算方法

2．3．1 基本假定

2．3．2 计算过程分析

2．4 锚索预拉力的计算

2．5 支护桩的内力计算

2．5．1 弹性地基梁法

2．5．2 刚性桩和弹性桩的区分

2．5．3 弹性桩的计算

2．5．4 刚性桩的计算

2．6 预应力锚索桩的承载力设计计算

2．6．1 支护桩的承载力设计计算

2．6．2 预应力锚索的设计

2．7 本章小结

第3章 某深基坑工程的现场监测

3．1 引言

3．2 工程地质条件

3．2．1 地形、地貌

3．2．2 地质构造

3．2．3 地层岩性

3．2．4 不良地质作用及地质灾害

3．2．5 水文地质条件

3．3 基坑设计与施工情况

3．3．1 设计情况

3．3．2 施工情况

3．4 监测内容与监测点的布置

3．4．1 监测内容

3．4．2 位移监测点布置

3．4．3 锚索力监测点布置

3．4．4 监测频率与监测报警

3．5 监测结果与分析

3．5．1 监测结果

3．5．2 结果分析

3．6 本章小结

第4章 预应力锚索桩离心模型试验

4．1 土工离心模型试验发展现状

4．1．1 国外发展现状

4．1．2 国内发展现状

4．2 土工离心模型试验基本原理

4．2．1 量纲分析法与相似理论

4．2．2 离心模型试验的相似比尺

4．3 预应力锚索抗滑桩离心模型试验设计

4．3．1 离心试验目的

4．3．2 离心试验设备

4．3．3 模型箱和比例尺的选取

4．3．4 模型设计

4．4 传感器的标定与支架设计

4．4．1 传感器及标定

4．4．2 模型支架设计

4．5 预应力锚索桩离心模型试验过程

4．6 离心模型试验结果及分析

4．6．1 第一组双排桩模型试验结果

4．6．2 第二组双排桩模型试验结果

4．6．3 结果对比分析

4．7 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目