大连船舶大厦深基坑工程的空间效应分析

论文摘要

本文首先对国内外大量的与基坑工程相关的理论和方法进行综合分析。最终选取连续介质有限元方法对实际工程进行数值模拟。本文以大连船舶大厦基坑工程为主要研究对象,以大型非线性有限元软件ADINA为研究工具,建立三维有限元模型,得出模拟值与实际监测变形值相差不大,通过提取后处理变形数据,考察了基坑工程的空间效应。采用符合实际的土体参数,稍做调整,以地质组成划分开挖层数,考察基坑在此类地质开挖时的位移、应力变化规律。运算结果表明,在开挖软弱土层时,外部荷载对位移、应力的分布及大小影响较大且分布不规则,开挖性状较好的土层时,外部荷载对其影响很小,位移、应力的变化比较规则。基坑工程开挖时的空间效应表现明显,位移与基坑的边长成正比,中间大两边小,最大位移出现在基坑深度的2/3左右位置。应力场存在“主应力拱形圈”,前期影响可以减小侧土压力对支护结构的作用,后期影响却增大了两端壁剪切破坏的可能。基坑开挖分步细化,利用空间效应的影响,有利于支护结构的稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 基坑工程概况
• 1.1.1 深基坑工程的特点
• 1.1.2 基坑支护类型
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基坑工程的研究现状
• 1.2.2 深基坑有限元方法的研究现状
• 1.3 问题的提出和本文的研究内容及方法
• 1.3.1 问题的提出
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 研究方法
• 2 有限元方法在基坑工程中的应用
• 2.1 连续介质有限元法及 ADINA 软件简介
• 2.1.1 连续介质有限元法简介
• 2.1.2 ADINA 软件简介
• 2.2 基坑工程中的有限元单元
• 2.2.1 杆单元
• 2.2.2 三维实体单元
• 2.3 材料模型及土体本构模型
• 2.3.1 钢材的本构关系
• 2.3.2 土体本构模型
• 2.3.3 接触单元
• 2.4 基坑工程有限元的运行过程
• 2.4.1 基本步骤
• 2.4.2 初始地应力处理方法
• 2.4.3 基坑开挖过程的模拟
• 3 大连船舶大厦基坑工程三维有限元模拟
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 工程环境特征
• 3.1.2 工程勘察数据整理
• 3.1.3 支护结构设计
• 3.1.4 基坑变形检测数据
• 3.2 建立模型
• 3.2.1 几何模型
• 3.2.2 边界条件
• 3.2.3 材料参数选取
• 3.2.4 单元选择及划分
• 3.2.5 单元生死设置
• 3.3 后处理分析
• 3.3.1 支护结构变形对比
• 3.4 小结
• 4 基坑工程不同开挖深度的空间效应模拟分析
• 4.1 基坑不同开挖深度时的位移空间效应
• 4.1.1 土体沿x 轴方向的水平位移
• 4.1.2 土体沿y 轴方向的水平位移
• 4.1.3 土体的沉降
• 4.2 基坑不同开挖深度时的应力空间效应
• 4.3 本章小结
• 5 不同开挖方案下的应力、位移数值分析
• 5.1 模拟不同开挖方案的工况介绍
• 5.2 数值分析
• 5.2.1 位移分析
• 5.2.2 应力分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 今后工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果