基坑双排桩支护结构计算方法研究

摘要

与单排桩相比，双排桩支护结构具有整体刚度大、支护能力强和克服建筑红线限制等优点，在基坑工程中得到越来越广泛的应用，但目前对其作用机理的认识研究尚不十分清晰，计算方法也并不成熟。本文在总结双排桩支护结构研究现状的基础上，做了以下主要研究工作:
　　(1)对现有计算模型存在的优缺点进行分析，针对土压力分布尚不明确和桩土相互作用模拟不完全的问题作出相应改进，提出了基于桩土共同变形理论的双排桩计算模型。该计算模型采用基坑开挖释放荷载作为支护结构的直接荷载，以弹簧模拟土对支护结构的作用，并将桩土变形产生的土压力增量作为间接荷载，避免了先期假设土压力分布和考虑剪切滑裂面等极限状态分析，所求结果更符合实际。
　　(2)对本文所提出的模型，结合弹性地基杆系有限元法，给出相应的计算原理和公式，并基于MATLAB编写了双排桩支护结构计算程序。
　　(3)应用本文计算方法、规范法和ABAQUS有限元对算例分别进行计算，结果表明:本文方法的计算结果与有限元结果更为相近，证明本文计算模型及方法是合理的。
　　(4)通过有限元数值模拟，探讨了双排桩支护结构设计参数对双排桩支护性能的影响。主要分析了排距、嵌固深度、桩径、桩间距和连梁刚度对双排桩支护性能的影响规律，得出结构设计参数的合理设置范围;针对排距、嵌固深度和桩径的影响规律，提出了“大排距”、“前长后短”和“前大后小”的双排桩计算模型，结合本文计算方法的原理，给出上述不同计算模型的计算方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 双排桩支护结构的形式和特点

1．3 双排桩支护结构的研究现状

1．3．1 理论研究

1．3．2 模型试验

1．3．3 有限元数值模拟

1．4 本论文研究内容和技术路线

第2章 双排桩支护结构的理论计算模型

2．1 基于经典土压力的计算模型

2．1．1 体积比例系数法

2．1．2 刚塑性法

2．1．3 等效抗弯刚度法

2．2 基于Winkler弹性地基梁假定的计算模型

2．2．1 考虑桩侧摩阻力的计算模型

2．2．2 考虑剪切滑裂面的计算模型

2．3 基于土拱理论的计算模型

2．4 总量法和增量法

2．5 本章小结

第3章 基于桩土共同变形理论的双排桩支护结构计算方法

3．1 计算方法的提出

3．1．1 采用增量法计算

3．1．2 桩土相互作用的模拟

3．2 基本思路和计算模型

3．2．1 开挖前初始状态

3．2．2 初次开挖后状态

3．2．3 第二次开挖后状态

3．2．4 后续开挖

3．3 杆系有限单元法计算原理和公式

3．3．1 结构离散化

3．3．2 单元刚度矩阵和等效节点荷载

3．3．3 总刚的形成和整体平衡方程

3．3．4 土压力修正

3．4 算例

3．4．1 基本参数

3．4．2 计算结果

3．5 考虑桩侧土体变形的修正计算模型

3．6 本章小结

第4章 双排桩支护结构设计参数的影响分析

4．1 有限元模型

4．2 设计参数对支护性能的影响分析

4．2．1 排距

4．2．2 嵌固深度

4．2．3 桩径

4．2．4 桩间距

4．2．5 连梁刚度

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 存在的不足

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目