复合土钉墙的有限分析

论文摘要

土钉墙支护技术是一种经济可靠,施工简便的支护技术。在现今基坑支护中被广泛的应用。但是如果基坑对其变形有严格的要求或是基坑所在的地区地下水位偏高、土质松软,仅仅使用土钉支护是不能达到良好效果的。为了克服纯土钉支护的种种弊端,工程界逐渐的拓展了土钉与预应力锚杆、锚索,土钉与水泥土搅拌桩,土钉与超前微型桩等多种支护结构的组合使用,这些组合结构就称之为复合土钉支护。复合土钉墙支护技术可以因地制宜的、针对不同地层的情况,灵活多变的进行组合。但是目前复合土钉支护理论还不是很完善,科学界对其研究也不够深入,所以在复合土钉支护的实际应用中常常出现以下两种现象：一方面为了保证开挖基坑的安全稳定,设计人员过于保守大幅度提高基坑的安全系数,造成建筑材料与人工的浪费；另一方面设计人员为了节约成本过于冒进导致基坑的变形过大,失稳,引起重大事故,造成人员财产损失。基于目前复合土钉支护研究的现状,本文应用MIDAS/GTS分析软件对最常用的水泥土搅拌桩+预应力锚索+土钉的复合土钉支护结构进行分析并把分析结果与实际工程的监测数据进行对比,得出了一些对实际工程有参考价值的结论。其结果如下：1、通过应用MIDAS/GTS分析软件对水泥土搅拌桩+预应力锚索+土钉的复合土钉支护结构进行有限元分析发现,纯土钉墙支护和复合土钉墙支护最大水平位移出现部位是不同的,土钉墙最大水平位移出现在基坑的顶部,而复合土钉墙最大水平位移在基坑的中下部。2、预应力锚索轴力最大的部位在锚固段与自由段的相交处,且远端最小,轴力变化呈现曲线分布,并伴随着基坑开挖深度的增加而增大。3、基坑附近的超载会使基坑侧壁的水平位移显著增大,地面沉降也会随之加大,所以设计人员应该重视基坑周边的超载情况,认真合理的选取超载值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 土钉支护的发展历史
• 1.1.1 深基坑支护技术简介
• 1.1.2 深基坑支护类型
• 1.1.3 土钉支护简介
• 1.1.4 土钉支护国内外的研究发展
• 1.1.5 土钉支护技术研究存在的问题
• 1.2. 复合土钉墙支护的形成与发展
• 1.2.1 复合土钉墙的出现与简介
• 1.2.2 复合土钉墙的基本形式
• 1.2.3 复合土钉墙的研究现状
• 1.2.4 复合土钉支护现在存在的问题
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 复合土钉墙的原理
• 2.1 基坑支护的理论
• 2.2 土钉支护的理论研究
• 2.2.1 土钉作用原理在各国的发展
• 2.2.2 土钉支护的一些假定研究
• 2.2.3 土钉墙的分析方法
• 2.3 复合土钉墙的破坏研究
• 2.3.1 围护桩的破坏
• 2.3.2 复合土钉墙组合中的土钉墙整体破坏
• 2.3.3 面层、拉筋的破坏
• 2.3.4 复合土钉墙组合中的土钉墙内部破坏
• 第三章 复合土钉墙的设计与施工
• 3.1. 复合土钉墙中土钉墙的设计
• 3.1.1. 土钉墙的设计依据
• 3.1.2 土钉墙构造及设计要求
• 3.1.3 土钉墙的设计步骤
• 3.1.4 土钉的抗拉承载力计算
• 3.1.5 土钉墙整体稳定性验算
• 3.1.6 王步云设计法
• 3.2 锚杆支护设计方法综述
• 3.3. 土钉墙的施工
• 第四章 有限元分析
• 4.1 有限元法概述
• 4.2 MIDAS-GTS软件的介绍
• 4.2.1 MIDAS-GTS程序的基本特点
• 4.2.2 MIDAS/GTS的分析功能
• 4.2.3 MIDAS/GTS的操作流程
• 4.3 本构模型的选择
• 4.3.1 土体的本构模型的选择
• 4.3.2 土钉、预应力锚索和水泥土搅拌桩本构模型的选择
• 4.4 初始应力场的模拟
• 4.5 MIDAS/GTS中各种单元的实现方法
• 4.6 工程算例
• 4.6.1 工程概况
• 4.6.2 计算模型的简示图
• 4.6.3 网格的划分
• 4.6.4 施工过程的模拟
• 4.7 计算结果分析
• 4.7.1 复合土钉墙基坑水平位移分析
• 4.7.2 复合土钉墙基坑垂直位移分析
• 4.7.3 复合土钉墙中土钉轴力在施工过程中的变化
• 4.7.4 复合土钉墙中预应力锚索轴力在施工过程中的变化
• 4.7.5 复合土钉墙搅拌桩自身受力
• 4.7.6. 坡顶不同加载条件下基坑的变形分析
• 4.7.7 不同支护形式的对比
• 第五章 工程对比
• 5.1 工程概况
• 5.2 场地工程地质条件
• 5.3 要点分析
• 5.3.1 要点分析
• 5.3.2 基坑侧壁安全等级确定
• 5.4 基坑支护方案
• 5.4.1 南北两侧支护设计
• 5.4.2 西侧支护设计
• 5.4.3 东侧支护设计
• 5.5 施工技术要点（难点）
• 5.6 基坑的监测
• 5.6.1 监测目的
• 5.6.2 监测项目
• 5.6.3 沉降监测
• 5.6.4 位移观测
• 5.6.5 监测时间与频率
• 5.7 监控报警
• 5.7.1 临近建筑物变形监控
• 5.7.2 基坑边坡及地面变形监控
• 5.8 应急处理措施
• 5.9 监测结果与有限元分析结果对比
• 5.9.1 基坑水平位移的比较
• 5.9.2 基坑沉降的比较
• 5.9.3 槽底隆起位移的比较
• 5.9.4 土体变形的时间效应
• 5.9.5 土体变形的空间效应
• 5.9.6 冬季施工的影响
• 5.9.7 土钉拉力随施工进度而变化
• 5.9.8 预应力锚索轴力的比较
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献