超载顺序和软土夹层对锚杆支护结构性能的影响

论文摘要

目前,对锚杆支护结构的性能研究一直是国内外研究的热点,但现有的规范以及传统的基坑开挖分析中,对超载顺序和软土夹层对锚杆支护结构的性能的影响往往被忽略。一是在现有的规范设计中,一般将超载统一定义为一种只有大小、作用位置和影响范围的荷载形式,而忽略了超载施加的顺序是否与实际的工况相符;另外,在传统的基坑开挖分析中,对土体的流变特征是忽略不计的,但对流变特征表现较强的土体,如软粘土,则不能忽视其流变特性的影响。本文在前人研究成果的基础上,建立了三维有限元模型,分别考虑上述因素对锚杆支护结构的受力以及变形机理进行了研究。主要内容如下:1、采用有限元软件ANSYS对锚杆支护进行三维非线性有限元分析。在有限元计算中,采用Drucker-Prager模型作为土体的本构模型,并通过一工程实例,验证用有限元模型与分析方法的合理性,从而将其应用于锚杆支护结构的受力和变形机理的研究。2、在考虑坡顶超载的情况下设计一边坡,建立有限元模型,分析超载情况的不同（包括超载顺序以及先超载条件下超载强度、作用范围、作用位置等）对边坡的水平位移和锚杆轴力的影响。3、在考虑一定厚度的软土存在的情况下设计一边坡,建立有限元模型,分析软土夹层对锚杆支护结构性状的影响。包括以下两个方面:（1）从软土的基本性质（包括软土层的位置、厚度以及软土层的土质好坏）来分析软土层在空间上对支护结构的影响。（2）从软土的流变性质来分析软土层在空间和时间上对支护结构的影响。采用马石城教授提出的研究土的流变性的非线性有限元计算方法,通过时变参数拟合模型中的c和φ在计算过程中随时间的变化,以达到考虑土体流变特性的目的,进而分析开挖完成后锚杆性状随时间的变化影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 锚杆支护概述
• 1.3 锚杆支护理论的研究
• 1.4 锚杆支护结构的计算方法
• 1.5 目前存在的问题
• 1.6 本文的研究意义及主要研究内容
• 第2章 锚杆支护的有限元理论
• 2.1 ANSYS 简介
• 2.2 非线性有限元的计算方法
• 2.3 岩土体的 Drucker-Prager 理想弹塑性本构模型
• 2.4 锚杆和混凝土面板的本构模型
• 2.5 有限元模型中单元类型的确定
• 2.6 基坑开挖过程的模拟
• 2.7 本章小结
• 第3章 锚杆支护结构的有限元模拟与分析
• 3.1 工程实例简介
• 3.2 有限元模型的建立
• 3.3 有限元计算结果分析
• 3.4 锚杆支护的受力机理
• 3.5 本章小结
• 第4章 超载条件下锚杆支护结构的性能分析
• 4.1 工程概况
• 4.2 超载的顺序的影响
• 4.3 超载作用强度的影响
• 4.4 超载作用范围的影响
• 4.5 超载位置的影响
• 4.6 地面超载对不同坡角的影响
• 4.7 本章小结
• 第5章 软土夹层对锚杆支护结构性能的影响
• 5.1 工程概况
• 5.2 软土夹层位置的影响
• 5.3 软土夹层厚度的影响
• 5.4 软土土质的影响
• 5.5 软土的流变性质对锚杆支护结构的影响
• 5.6 本章小结
• 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（在学期间发表的学术论文与研究成果）