浅滩深基坑锚索抗滑桩支护体系优化研究与应用

摘要

随着国民经济的快速发展和城市化进程的不断推进，我国对地下空间的利用率越来越高，随之深基坑工程大量涌现。锚索抗滑桩支护体系作为深基坑支护的一种主要形式之一，由于其受力更加合理，变形更易控制等特点而被广泛应用。但我国对锚索抗滑桩体系的设计和应用，仍属于半经验状态，尤其饱和岩土的支护设计更是少之又少。桩锚支护体系设计易出现两种极端，一方面是支护体系设计偏安全，不能充分利用结构自身的抗力，造成资源浪费和成本增加；另一方面是支护结构体系设计强度不足，不能对深基坑进行有效的支护，引起基坑局部失稳或坍塌，造成重大人员是伤亡和财产损失。本文以红岛深基坑工程为依托，采用“理论分析—数值模拟—监测对比”的研究思路，对锚索抗滑桩支护体系设计和优化进行深入研究，研究成果如下：　　(1)本文基于剪切位移法，对拉力型锚索锚固段周围饱和岩体的荷载传递机理及应力—应变特性进行研究；从荷载施加的角度出发，将饱和岩体的受力特性简化成三折线模型，对岩土体的弹性、弹塑性和塑性阶段的受力力学特性进行分析；　　(2)考虑锚索作用点处锚索与该处抗滑桩的变形协调一致，并系统阐述五种锚索设计计算方法，对五种计算方法进行对比分析，发现随着锚索设计拉力的增大，桩身的最大剪力值减小，最大负弯矩增大；根据锚索作用抗滑桩位置和数量的三种不同情况，考虑锚索与抗滑桩身的位移协调关系，对锚索抗滑桩的受力状态进行分析。发现考虑锚索与抗滑桩身的位移协调时受力更加合理；　　(3)采用ABAQUS强度折减法，对预应力锚索抗滑桩的各主要影响因素进行研究，分析单因素改变对深基坑支护稳定性的影响规律；从定量的角度，分析单因素对锚索抗滑桩支护稳定的影响程度；研究发现在饱和岩体开挖过程中都经过显著变形→缓慢变形→趋于稳定三个阶段；　　(4)基于GA算法构建目标函数，从安全、合理、经济的角度，确定预应力锚索抗滑桩支护体系最合理参数组合，利用有限元软件对该设计方案进行模拟，从地表沉降、地表水平位移、抗滑桩水平位移和锚索轴力等角度进行研究，分析该支护结构设计的可行性。结合工程实测数据，对比分析其合理性。

目录

声明

变量注释表

1绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

2锚索抗滑桩支护体系受力理论分析

2.1 引言

2.2.1 剪切位移法周围饱和岩体应力分析

2.2.2 拉力型锚杆（索）荷载传递机理

2.3 抗滑桩传递机理及受力分析

2.3.1 抗滑桩内力计算方法

2.4 预应力锚索抗滑桩支护体系荷载传递机理及受力分析

2.4.1 预应力锚索抗滑桩支护体系设计

2.5 本章小结

3预应力锚索抗滑桩体系稳定性影响因素研究

3.1 工程概述

3.1.1 车站基坑围护结构设计

3.2.1 有限元模型几何尺寸

3.2.2 有限元模型参数选取

3.2.3 有限元模型建立

3.2.4 沉降监测点布置

3.3 不同工况下锚索抗滑桩水平位移影响分析

3.4 抗滑桩支护效应影响分析

3.4.1 抗滑桩长影响分析

3.4.2 抗滑桩间距影响分析

3.4.3 抗滑桩直径影响分析

3.5 锚索支护效应影响分析

3.5.1 锚索锚固倾角影响分析

3.5.2 锚索锚固长度影响分析

3.5.3 锚索预应力影响分析

3.6 本章小结

4基于GA的锚索抗滑桩支护体系优化设计

4.1 引 言

4.2 遗传算法原理概述

4.3 遗传算法求解步骤

4.4 优化后锚索抗滑桩支护体系受力分析

4.4.1 预应力锚索抗滑桩应力-位移分析

4.4.2 地表沉降位移和水平位移分析

4.5 本章小结

5锚索抗滑桩优化方案与监测对比

5.1 引 言

5.2 基坑监测实施方案

5.3 浅滩深基坑支护优化设计

5.4 数值分析与实测数据对比分析

5.4.1 抗滑桩竖向位移对比分析

5.4.2 抗滑桩水平位移对比分析

5.4.3 地表沉降位移对比分析

5.4.4 锚索内力对比分析

5.5 本章小结

6结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

致谢

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