网架护坡板、锚索复合支护体系的有限元分析研究

摘要

随着我国城市化进程的发展，建筑物的层数和高度不断增大，建筑物的基础深度也越来越深。为了确保深基坑施工现场的安全以及相邻建筑物、构筑物的安全，需要进行基坑支护。常见的基坑支护形式有简单水平支撑、土钉、锚杆、地下连续墙等，传统的基坑支护方法既浪费材料又耽误工期，不利于建筑物的成本控制和工期控制，制约了城市发展。
　　本课题主要是为了解决传统基坑支护工程中的工期长、消耗资源和造价高等问题。基于这些问题，针对土质条件较好、基坑深度不大、工期紧、造价预算低的工程，本文提出了一种新型的复合基坑支护体系:网架护坡板、锚索复合支护体系。本文以这种复合支护体系的网架护坡板为研究对象，在大型有限元分析软件ANSYS平台上建立不同参数的正放四角锥网架护坡板模型，并且对其进行静力分析、极限承载力分析、模态分析和地震作用下的时程分析，研究得出网架护坡板的主要力学性能。通过对不同参数的网架护坡板性能对比，选取最优的网架护坡板结构，与基坑实体建立整体模型，在ANSYS平台进行自重分析和半波正弦汽车荷载作用下的数值分析，从而验证该支护体系的可行性，为该复合支护体系的设计和发展提供一些建议。
　　通过对本课题的研究，可以得出:该复合支护体系适用于工期紧、土质条件较好的粘性土，即适用于锚杆施工;基坑深度在20m以内的可放坡的基坑工程。这种复合支护体系的提出，是对基坑支护方案和措施的一种创新，是一种用新技术手段替代传统的高消耗、高成本、长工期的施工方法，能在确保基坑安全的前提下，降低基坑支护成本，缩短工期，对于实际工程具有重要的指导意义。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 基坑工程的特点

1．3 基坑工程的发展概况

1．3．1 国外基坑支护工程的发展概况

1．3．2 国内基坑支护工程的发展概况

1．3．3 常见基坑支护结构的类型

1．4 课题的意义和研究内容

1．4．1 课题的研究目的和意义

1．4．2 课题的主要研究内容

第二章 组合网架结构的相关理论

2．1 组合网架结构的概述

2．1．1 组合网架结构的概念和特点

2．1．2 组合网架结构的形式和分类

2．1．3 组合网架结构形式的选择

2．1．4 组合网架结构的计算方法

2．2 网架结构的有限单元法

2．2．1 空间杆单元刚度矩阵

2．2．2 网架结构的基本方程

2．2．3 杆件的内力计算

2．3 空间杆件单元的非线性有限单元法

2．3．1 坐标系的建立和单元的剖分

2．3．2 几何条件和物理条件

2．3．3 有限元基本方程的建立

2．4 平面问题的有限单元法

2．4．1 矩形单元

2．4．2 三角形单元

2．5 本章小结

第三章 网架动力分析理论和建立网架护坡板有限元模型

3．1 网架结构动力性能分析理论

3．1．1 网架结构的振动方程

3．1．2 网架结构的地震分析

3．1．3 时程法

3．2 有限元分析软件ANSYS简介

3．3 复合支护体系的施工方案

3．4 网架护坡板模型的建立

3．5 本章小结

第四章 网架护坡板的力学性能分析

4．1 引言

4．2 网架护坡板的静力分析

4．2．1 网架护坡板的静力特性

4．2．2 网架护坡板的极限承载力分析

4．3 网架护坡板的模态分析

4．4 网架护坡板的瞬态动力分析

4．4．1 瞬态动力参数的选取

4．4．2 网架护坡板的瞬态动力分析

4．5 本章小结

第五章 复合支护体系的整体护坡分析

5．1 实际工程地质条件

5．2 ANSYS有限元模型的建立及参数的选取

5．2．1 ANSYS模型的建立

5．2．2 土体的本构模型

5．3 基坑在自重作用下应力及应变分析

5．3．1 土体的应力及应变分析

5．3．2 网架护坡板的应力及应变分析

5．4 车辆荷载相关理论

5．4．1 车辆荷载概述

5．4．2 车辆荷载的作用模式

5．4．3 车辆荷载的加载方式

5．5 车辆荷载作用下锚杆的应力及应变分析

5．6 车辆荷载作用下网架护坡板结构的位移

5．6．1 网架护坡板结构的侧向位移分析

5．6．2 网架结构的竖向位移分析

5．7 车辆荷载作用下土体的竖向位移

5．8 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况