深基坑桩锚支护侧土压力反分析及现场监测研究

摘要

土压力是土力学中最基本的研究内容之一,它能促进土力学中许多领域的发展。随着高层建筑和地下空间的利用和发展,我国的深基坑工程日益增多。在北京地区桩锚式支护结构越来越普遍的得到了运用,其主要受力构件-护坡桩的受力特点尚不十分明确,护坡桩桩侧土压力的分布和取值是工程中急需解决的问题。而以实际监测数据为基础的土压力反分析理论研究很少,更值得进一步分析研究。 本文研究的主要内容和方法为：(1)系统阐述了基坑支护的基本形式和适用范围,并对支护结构的破坏形式和原因进行了分析,指出基坑监测的重要性。(2)对基坑工程中支护结构承受的土压力理论以及现行土压力计算方法进行了分析总结。(3)提出基于现场监测数据的土压力反分析理论,对桩锚支护侧土压力反分析方法进行推导。并结合中石油大厦和亚奥广场实测资料,通过实测值与理论值之间的比较,对本文反分析方法的合理性进行了验证,对反分析结果进行了分析。(4)运用FLAC软件对两个工程的支护和开挖过程进行数值模拟,并对护坡桩所受弯矩的实测、计算和模拟值进行了分析对比。(5)通过两个工程的监测数据分析了支护结构的工作性能,并总结了经验及教训。 本文的主要成果及结论有：(1)首先推导出了适合于桩锚支护的土压力反分析方法,通过本文土压力反分析方法可以得出实际作用在桩身上的土压力大小及分布模式。(2)结合中石油大厦和亚奥广场基坑实测资料,把从钢筋应力求得的弯矩作为其实测值,由本文理论分析所得的土压力产生的弯矩作为其理论值,通过实测值与理论值之间的比较,验证了本文分析方法的合理性。(3)本文理论分析所得的土压力与经典土压力进行了比较,其结果表明,坑底以上桩侧的土压力,无论从大小与分布都与经典土压力理论有显著差距。(4)计算及数值模拟分析表明,冠梁对护坡桩有很大的约束作用,在对冠梁与护坡桩的连接处设计时应引起重视。桩身弯矩的实测、计算及模拟值都表现出：在设置锚杆处桩身弯矩出现凹点,弯矩的反弯点出现在坑底以上桩身的3/4处左右。(5)工程监测结果分析表明：护坡桩内的钢筋受力很小,仅为设计值的10％左右,锚杆张拉过程中预应力损失很明显。第二道锚杆的张拉对第一道锚杆的受力几乎没有影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2基坑支护基本形式及适用范围

1.2.1基坑支护的基本形式

1.2.2影响基坑支护工程主要因素

1.3支护结构破坏形式和原因分析

1.3.1整体失稳破坏和土的隆起破坏

1.3.2支护结构水力学破坏

1.3.3支护结构构件的承载能力及位移破坏

1.4基坑工程施工监控及其环境监测

1.4.1建筑基坑监测方案设计的原则及内容

1.4.2建筑基坑监测项目的内容

1.5本文研究的目的、方法和内容

1.6本章小结

第2章基坑工程土压力计算理论分析

2.1支护结构上承受的土压力分析

2.1.1传统的土压力理论

2.1.2经验土压力理论

2.1.3规范土压力计算方法

2.1.4水土分算与合算对土压力的影响

2.2基坑支护体系的基本理论与分析方法

2.2.1古典的极限平衡分析模型及计算方法

2.2.2有限元分析模型及计算方法

2.2.3反分析的计算方法

2.2.4存在的问题

2.3本章小结

第3章桩侧土压力反分析原理及工程实例分析

3.1引言

3.2护坡桩正截面弯矩计算方法分析

3.3基坑底以上桩侧土压力反分析

3.3.1悬臂式护坡桩侧土压力反分析

3.3.1桩锚式护坡桩侧土压力反分析

3.4中石油大厦基坑工程监测方案及土压力反分析

3.4.1工程实例概况

3.4.2基坑支护设计及监测方案

3.4.3桩身钢筋应力及弯矩计算

3.4.4土压力反分析方法计算

3.5亚奥广场基坑工程监测方案及土压力反分析

3.5.1工程实例概况

3.5.2基坑支护设计及监测方案

3.5.3桩身钢筋应力及弯矩计算

3.5.4土压力反分析方法计算

3.6反分析计算结果分析

3.6.1计算结果简单分析

3.6.2 K值计算结果分析

3.6.3冠梁对护坡桩的约束作用

3.7土压力分布对比分析

3.8本章小结

第4章数值模拟基础及结果分析

4.1 FLAC-2D简介

4.1.1 FLAC-2D基本原理

4.1.2 FLAC-2D结构单元

4.2桩锚支护工程实例数值模拟

4.2.1土体模型及参数选取

4.2.2预应力锚杆参数选取

4.2.3护坡桩参数选取

4.3.3数值模拟模型建立

4.3护坡桩桩身弯矩实测、计算及模拟值对比

4.4本章小结

第5章工程监测及结果分析

5.1引言

5.2护坡桩监测结果及分析

5.3锚杆拉力监测及分析

5.4监测中的经验及教训

5.5本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致 谢