深基坑对支撑支护结构数值模拟与分析

摘要

近几十年来，我国经济水平得到了快速稳健的发展，经济前进带动的城市化已经融入到我们的生活。高层建筑的发展必然推动基坑深度的延伸，环境的影响、安全的需求从客观上对基坑的支护有了更高的要求，因此，基坑的开挖和支护得到了广泛的关注。本文以支撑（钢筋混凝土支撑）式排桩支护工程为例，在详细介绍土压力计算理论和支撑式排桩支护设计的基础上，运用岩土隧道结构专用有限元分析软件MIDAS/GTS软件，根据基坑现场实际情况对开挖和支护的整个施工过程进行数值模拟，从土体水平和竖向位移、围护结构应力应变、钢筋混凝土内支撑的轴力等方面着手，对整个支护结构在工作状态下的应力应变进行整体分析，并进一步与实际监测数据进行比对。
　　通过运用MIDAS/GTS对钢筋混凝土对支撑支护深基坑数值模拟和分析得出:
　　(1)在地连墙长边方向的中部以及角部都产生了应力集中的现象，相比于角部中部应力集中现象更明显，位置位于基坑开挖深度的0.5-0.6H处，且沿地连墙呈辅散式形式向四周逐渐减小。
　　(2)在本基坑开挖的过程中，每层钢筋混凝土内支撑在施工完成之后下层土体开挖前，其对地连墙位移形变所起的作用并不是太明显，在三次开挖完成后北侧地连墙的最大形变值为12.86mm，南侧的最大形变值7.89mm，略大于南侧变形。
　　(3)随着第二次开挖的进行，第一道支撑轴力迅速增大，其中最大值轴力由18.65KN增至640.30KN，当第三次开挖进行时，第一道支撑轴力整体有所减小，其中最大轴力值减小为368.83KN，第二道支撑进入工作状态，轴力急剧增大，且开挖完成后，第二道支撑轴力明显大于第一道支撑轴力，最大轴力值达到1563.42KN，约为第一道最大轴力的4.3倍，相比于第一道支撑，第二道支撑的贡献值更高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 基坑工程国内外研究现状

1．2．1 基坑工程的国外研究现状

1．2．2 基坑工程的国内研究现状

1．3 研究的内容和技术路线

1．3．1 研究的内容

1．3．2 研究的技术路线

2 基坑支护形式与理论计算

2．1 基坑工程分类及支护形式

2．1．1 基坑工程分类

2．1．2 基坑支护形式

2．2 支护结构的荷载计算

2．3 土压力的类型

2．4 朗肯土压力

2．4．1 黏性土的主动土压力

2．4．2 黏性土被动土压力

2．4．3 无黏性土的主动土压力

2．4．4 无黏性土的被动土压力

2．5 库伦土压力

2．5．1 库伦主动土压力

2．5．2 库伦被动土压力

2．6 支护方案理论计算及材料选择

2．6．1 多支点支挡结构的理论计算

2．6．2 内支撑材料的选择

2．7 本章小结

3 工程概况及支护方案

3．1 工程概述

3．2 工程地质条件

3．3 基坑开挖、支护及降水方案设计

3．3．1 基坑开挖

3．3．2 边坡支护

3．3．3 基坑降水

3．4 围护结构

3．4．1 围护桩(钻孔灌注桩)施工

3．4．2 高压双管旋喷桩施工

3．4．3 施工质量控制要点及控制方法

3．5 本章小结

4 支撑式排桩支护基坑的三维模型建立

4．1 MIDAS／GTS有限元软件简介

4．1．1 MIDAS／GTS的主要功能特点

4．1．2 MIDAS／GTS本构模型

4．2 支撑式排桩支护基坑模型尺寸

4．3 支撑式排桩支护基坑围护结构材料参数

4．4 基坑建模步骤简要说明

4．5 支撑式排桩支护基坑模型建立说明

4．6 本章小结

5．支撑式排桩支护的三维模型结果及分析

5．1 基坑网格划分

5．2 三维模型应力状态及施工工况分析

5．2．1 基坑模型的初始应力

5．2．2 基坑模型施工工况分析

5．3 基坑开挖土体的模拟

5．3．1 基坑土体的应力分析

5．3．2 基坑周边土体的位移分析

5．4 基坑支护结构模拟分析

5．4．1 围护结构应变模拟分析

5．4．2 围护结构地连墙应力模拟分析

5．4．3 围护结构内支撑轴力分析

5．5 本章小结

6．结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介