不平衡基坑开挖桩撑式支护结构有限元分析

论文摘要

随着经济的发展,城市化步伐的加快,在用地愈发紧张的密集城市中心,结合城市建设和改造开发大型地下空间已成为一种必然,由此引起的深基坑数量越来越多。基坑由于周边堆载和挖深不同导致的基坑开挖条件不同,会使基坑支护结构受力和变形有较大的区别。本文主要对不平衡基坑（即指开挖条件不同的基坑）桩撑式支护结构做了如下研究：考虑了基坑整体受力建立二维和三维有限元模型,土体采用Harding-soil本构模型、围护桩采用Pile单元、支撑采用Anchor单元、建立了桩土接触面单元。并应用激活或冻结类组和结构对象来模拟基坑开挖分步施工,使计算结果与实际工程更接近。本文首先建立了不平衡堆载作用下基坑二维有限元模型,对不同堆载作用时基坑开挖各工况的支护结构内力和变形变化规律进行了研究,结果表明基坑两侧支护结构弯矩和位移存在较大区别,在基坑设计时应予以整体考虑。为了研究局部堆载对基坑支护结构的影响,建立了不平衡堆载作用下基坑三维有限元模型,并对计算结果与整体堆载做了比较分析。建立了不平衡开挖情况下基坑三维有限元模型,分别考虑了挖深不同和挖深分界不同两种情况,计算结果表明挖深不同对支护结构弯矩和位移影响很大。最后提出不平衡基坑优化设计的方法,分别对不平衡堆载作用下和不同挖深情况下桩撑式支护结构进行了算例分析,比较了本文的优化设计结果和传统的基坑剖面设计结构的差别,验证了优化设计的合理性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 基坑工程及其发展
• 1.2.2 基坑围护形式简介
• 1.2.3 理论研究现状
• 1.2.4 基坑支护设计现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 不平衡堆载作用下基坑桩撑式支护结构二维有限元分析
• 2.1 引言
• 2.2 几何模型及参数选取
• 2.3 有限元模型及工况分析
• 2.3.1 有限元模型的建立
• 2.3.2 开挖工况的模拟
• 2.4 计算结果分析
• 2.4.1 位移分析
• 2.4.2 弯矩分析
• 2.5 整体计算与剖面对称计算的比较分析
• 2.6 结论
• 第3章 不平衡堆载作用下基坑桩撑式支护结构三维有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 满布堆载计算结果分析
• 3.2.1 位移分析
• 3.2.2 弯矩分析
• 3.3 局部堆载计算结果分析
• 3.3.1 位移分析
• 3.3.2 弯矩分析
• 3.4 结论
• 第4章 两侧挖深不同情况下基坑桩撑式支护结构三维有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 几何模型与有限元模型
• 4.3 工况分析
• 4.4 挖深不同计算结果分析
• 4.4.1 位移分析
• 4.4.2 弯矩分析
• 4.5 挖深分界不同计算结果分析
• 4.5.1 位移分析
• 4.5.2 弯矩分析
• 4.6 结论
• 第5章 不平衡基坑优化设计分析
• 5.1 引言
• 5.2 优化设计方法
• 5.3 基坑优化设计算例
• 5.3.1 不平衡堆载作用下的基坑优化设计
• 5.3.2 挖深不同情况下的基坑优化设计
• 5.4 结论
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果