坑边堆载与坑内超挖对基坑围护结构及周边环境安全性评价研究

摘要

随着大量城市高层建筑的建设，受施工场地及施工进度的影响，深基坑周边堆载，超挖等现象屡见不鲜，这为基坑设计提出了新的挑战。对深大基坑开挖设计理论更是一个全新的挑战，因此对于改进设计计算理论，提高结构设计水平有迫在眉睫的需求。施工中面临的问题也是错综复杂的，城市深基坑工程施工中坑边不对称的堆载和超挖现象造成的事故比比皆是，影响了施工进度，更是给国家和人民带来了严重的损失。针对这两种施工中常见现象，本文以实际工程实例作为出发点，利用有限元分析软件MIDAS/GTS结合实际土层信息进行分析研究。
　　本文重点从如下三点对开挖中存在问题展开研究:
　　(1)总结了六种常用支护结构及应用领域
　　通过第二章理论学习，总结了每种支护结构优缺点。比较之后采用联合支护型式。
　　(2)坑边不同堆积荷载作用下的模拟分析
　　本次模拟在五种不同组合的堆积荷载作用下基坑的内力分布情况以及变形规律。右侧堆载增加时，右侧桩水平位移及弯矩增大，同时基坑两边的沉降差值增大，以此做出初步预判，基坑安全性是否与不同的堆载作用关系明显。还能得出在坑边不对称堆载作用下，结构和周边受到的影响。
　　(3)坑内不同超挖厚度下的模拟分析
　　本次模拟针对施工地区土质情况及支护中采用桩-锚结构，模拟基坑在不同超挖厚度下的影响，来确定在该地区此中支护形式下一个较为合理的超挖厚度。同时分析不同超挖厚度对围护结构和坑外地质情况的影响。
　　通过本文有限元模拟研究得出，材料的堆积会产生堆积荷载作用，对桩体的变形和地表的沉降有很大的影响，其中地表沉降的主要区域在距坑口大约0～20米内;超挖厚度的增大势必导致桩体的水平位移增大，地表沉降也更加明显。同时确定在该地区此种次支护形式下一个较为合理的超挖厚度。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 数值模拟在土木行业中的发展前景

1．3 基坑工程中存在的问题

1．4 堆载和超挖现象研究现状

1．4．1 堆载方面

1．4．2 超挖方面

1．5 本文主要研究内容

1．6 技术路线图

2 深基坑工程支护结构型式及应用

2．1 水泥土挡土墙支护

2．2 钢板桩与钢管桩支护

2．3 地下连续墙支护

2．4 冻结法

2．5 锚杆支护

2．6 复合式支护

2．7 本章小结

3 工程概况及有限元模型选择

3．1 工程概况

3．2 基坑支护结构

3．2．1 锚喷支护

3．2．2 人工挖孔排桩

3．2．3 预应力锚索

3．3 建立有限元模型

3．3．1 Midas GTS有限元软件的功能及特点

3．3．2 Midas GTS有限元软件分析基本原理

3．4 本章小结

4 坑边堆载对围护结构内力与变形及地表沉降规律的影响

4．1 研究目的

4．2 工况模拟

4．3 模拟结果分析

4．3．1 桩体的水平位移分析

4．3．2 地面沉降分析

4．3．3 桩体内力分析

4．4 本章小结

5 不同超挖厚度对围护结构内力与变形及地表沉降规律的影响

5．1 研究目的

5．2 工况模拟

5．3 模拟结果分析

5．3．1 桩体水平位移分析

5．3．2 地面沉降分析

5．3．3 桩体弯矩分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 本文结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介