双排桩支护结构的有限元分析及工程应用

论文摘要

本文归纳整理了现有双排桩支护结构体系的国内外研究成果,并对双排桩支护结构体系目前常用的几种计算方法进行了比较与分析;但由于双排桩的理论研究目前尚不成熟,现有研究理论基本借用常规支护结构设计理论来研究双排桩作用原理,对其结构设计的计算还未形成统一的理论,因此,运用有限元法对双排桩的受力进行分析是十分必要的。本文还介绍了运用有限元法分析计算双排桩支护结构体系的基本理论,以及大型有限元程序MIDAS-GTS对双排桩支护结构体系的分析方法,它可以通过考虑土体非线性、桩土接触、并可模拟施工过程的影响等,来确保计算结果的精度和质量。本文针对双排桩支护形式,运用MIDAS-GTS大型有限元软件,建立考虑桩土接触的三维有限元模型,通过修改源模型对比分析了后排桩桩距、双排桩排距、双排桩桩身刚度、嵌固深度、前后排桩桩长不一致以及土层参数等情况下对支护结构的变形受力的影响。通过对计算结果的比较分析,总结双排桩支护结构的一般工作规律,最后得出一些对工程应用有价值的结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基坑工程的特点及研究现状
• 1.2.1 基坑工程的特点
• 1.2.2 基坑工程的国内外研究现状
• 1.3 双排桩支护结构体系研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容及研究方法
• 第二章双排桩支护结构体系及其计算方法
• 2.1 简介
• 2.2 双排桩的布桩形式及主要特点
• 2.2.1 双排桩的布桩形式
• 2.2.2 双排桩的主要特点
• 2.3 双排桩计算分析的基本理论
• 2.3.1 比例系数法
• 2.3.2 刚体极限平衡法
• 2.3.3 等效抗弯刚度法
• 2.3.4 Winkler 地基梁法
• 2.3.5 有限元分析法
• 2.4 本章小结
• 第三章 有限元基本理论及计算程序
• 3.1 概述
• 3.2 有限元基本理论
• 3.2.1 有限元法基本过程
• 3.2.2 土的本构关系
• 3.2.3 土体的有限元分析
• 3.3 论文涉及到的材料模型
• 3.3.1 各向同性线弹性模型
• 3.3.2 Mohr-Coulomb 弹塑性模型
• 3.3.3 三维接触面模型
• 3.4 MIDAS/GTS 有限元软件简介
• 第四章 双排桩支护参数对支护结构变形受力影响分析
• 4.1 概述
• 4.2 有限元源模型的建立
• 4.2.1 模型计算参数
• 4.2.2 建立有限元模型
• 4.2.3 模型的边界条件及施工步骤
• 4.3 源模型的计算结果分析
• 4.3.1 双排桩位移内力分析
• 4.4 后排桩桩距对支护结构变形受力的影响
• 4.4.1 后排桩桩距对支护结构水平位移的影响
• 4.4.2 后排桩桩距对支护结构弯矩的影响
• 4.5 桩长对支护结构变形受力的影响
• 4.5.1 前后排桩桩长同时变化对支护结构性能的影响
• 4.5.2 后排桩桩长变化对支护结构性能的影响
• 4.5.3 前排桩桩长变化对支护结构性能的影响
• 4.6 桩体刚度对双排桩性状的影响分析
• 4.6.1 前排桩刚度对结构性能的影响
• 4.6.2 后排桩刚度对结构性能的影响
• 4.7 土体性质对支护结构性状的影响
• 4.7.1 坑底土对结构性能的影响
• 4.7.2 基坑底面以上土层参数对结构性能的影响
• 4.8 排距对支护结构变形受力的影响
• 4.8.1 排距对支护结构水平位移的影响
• 4.8.2 排距对支护结构受力的影响
• 4.9 本章小结
• 第五章 双排桩在工程中的应用
• 5.1 概述
• 5.2 工程实例计算分析
• 5.2.1 工程概况
• 5.2.2 工程地质、水文条件
• 5.2.3 基坑支护设计
• 5.2.4 基坑支护计算分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢