深基坑支护墙体位移对插入深度及土压力的影响

论文摘要

传统的深基坑工程支护结构计算方法是按照支护结构两侧土体达到极限土压力状态来计算的,但是越来越多的实测数据表明,深基坑支护结构两侧的土体并没有都达到极限状态,而是处在极限土压力状态和静止土压力状态之间。国内外许多学者对此都曾进行了较多的研究,包括数值模拟分析、理论探讨和现场实测都取得了相应的进展。近年来,数值模拟分析在基坑开挖问题的分析中得到广泛运用,弹性、非线性弹性、弹塑性本构模型先后被应用到基坑开挖的有限元分析中,这些都为合理设定和准确预测作用于支护结构的土压力分布以及研究结构变形与土压力之间关系提供了有效的手段。深基坑工程中,支护结构上土压力的分布涉及到多个因素,包括支护结构位移、插入深度、时间、温度等。插入深度的计算随着土压力分布的不同而不同,支护结构位移也随着插入深度的变化而变化。支护结构位移、插入深度及土压力三者之间既相互影响变化又相互统一。本文着重阐述了支护结构位移对插入深度及土压力的影响。本文首先运用ANSYS弹塑性有限元软件,对深基坑支护工程的悬臂式板桩墙支护体系进行了分析探讨,得到了悬臂板桩墙支护模型各个不同开挖深度下的位移和土压力分布情况;其次,通过Matlab软件对数据进行了相应的处理,并用多种关系式拟合了土压力系数和位移,通过分析比较,得到能够较好描述支护结构位移对土压力系数影响的拟合关系式;最后,通过选用相应的土压力沿悬臂式支护结构的分布模式,建立计算简图,通过力平衡和力矩平衡计算得到了考虑位移影响的悬臂板桩支护结构的插入深度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 深基坑工程发展现状以及存在的问题
• 1.1.1 深基坑工程发展现状
• 1.1.2 深基坑工程发展的趋势
• 1.1.3 深基坑工程存在的问题
• 1.2 本文研究的目的意义
• 1.2.1 悬臂支护结构传统设计方法
• 1.2.2 传统设计方法存在的问题
• 1.2.3 本文研究的意义
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 基坑支护理论与土压力分布模式
• 2.1 基坑支护理论
• 2.1.1 基坑围护结构的类型
• 2.1.2 基坑工程的失效模式
• 2.1.3 基坑工程的分析与计算简介
• 2.2 支护结构上土压力分布模式
• 2.2.1 朗肯和库仑土压力理论
• 2.2.2 表观土压力理论
• 2.2.3 日本规范经验土压力
• 2.2.4 土压力分布的相关研究
• 2.3 本章小结
• 第三章 有限元数值模拟分析
• 3.1 有限元数值分析必要性和可行性
• 3.1.1 有限元数值模拟分析的必要性
• 3.1.2 有限元数值模拟分析的可行性
• 3.2 有限元模型相关介绍
• 3.2.1 模型尺寸介绍
• 3.2.2 DP 材料介绍
• 3.2.3 接触面单元介绍
• 3.3 模型介绍
• 3.3.1 数值模拟分析基准方案模型
• 3.3.2 数据分析方法
• 3.4 计算结果分析
• 3.4.1 相对位移
• 3.4.2 支护侧土压力
• 3.4.3 开挖侧土压力
• 3.5 本章小结
• 第四章 支护结构位移对土压力的影响
• 4.1 位移与土压力关系研究现状
• 4.2 土压力系数与位移的拟合
• 4.2.1 多项式拟合
• 4.2.2 双曲线拟合
• 4.2.3 指数函数形式拟合
• 4.2.4 倒指数函数形式拟合
• 4.3 本章小结
• 第五章 支护结构位移对插入深度的影响
• 5.1 插入深度计算的相关研究
• 5.2 入土深度计算
• 5.2.1 土压力分布模式的选择
• 5.2.2 入土深度的确定
• 5.3 变形控制设计
• 5.3.1 变形控制设计的概念
• 5.3.2 变形控制标准
• 5.3.3 变形控制设计的内容
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 有待进一步探讨的问题
• 参考文献
• 致谢