论文摘要
在基坑支护过程中，主动土压力的大小在静止土压力值的基础上随支护结构向坑内侧位移增大而减小，土压力的分布由静止土压力的三角形分布随支护结构变化成其他分布，本文针对深基坑计算中普遍存在的土压力计算及分布问题，提出了考虑土—结构共同作用的分析方法，并以此建立了相应的土压力模式。论文分析了目前深基坑支护工程的理论研究现状，并且着重分析了杆系有限元法弹性地基梁的计算理论和计算方法，深入讨论了弹性地基梁的两种计算模型，即弹性理论模型、文克尔理论模型。通过详实地分析建立在文克尔理论模型基础上的弹性地基有限元法计算原理和实施过程，指出当前深基坑支护体系弹性地基有限元法的不足。本文从能量角度出发，采用Timoshenko三节点梁单元，考虑地基土的应变能，同时考虑支护结构的剪切变形，利用最小势能原理建立单元刚度矩阵。基于桩—土共同变形理论，阐述了深基坑支护结构有限元计算方法基本原理，由土—结构共同作用模式引入随土体位移变化的水平向基床系数，使支护结构在开挖面以上部分同以下部分一样，均可采用弹性地基有限元法进行计算，总结出此模式与弹性地基有限元法相结合的计算方法，同时利用Fortran Power Station编写了TPX程序，用于计算支护结构的内力和变形。编制了土压力受变形影响、考虑压顶圈梁和支撑作用的有限元计算程序并对考虑压顶梁和支撑作用的两个基本算例进行了计算分析。针对深基坑中广泛采用的多支撑挡土结构，考虑分步开挖的施工过程对支撑反力、挡土结构内力和位移的影响。以广州某深基坑为工程原型，利用编制的计算程序对工程实例计算，与工程实测值进行了对比、分析，验证了本文计算方法的合理性和计算程序的适用性。以有限元法为基础，对支护结构刚度及插入深度、支撑位置、预应力、支撑刚度、施工和自然环境因素对支护结构内力和变形的影响进行分析，得出许多有意义的结论。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 前言1.2 研究现状1.2.1 土压力的计算方法1.2.2 支护结构内力分析方法1.3 本论文的研究方法1.4 本文结构第二章 土压力计算理论与方法的分析研讨2.1 传统土压力计算方法2.2 传统土压力计算理论2.2.1 水土压力的合算与分算2.2.2 基坑工程围护墙两侧水压力问题2.2.3 土的力学指标取值2.2.4 不同土类对支护结构土压力计算的影响2.3 基坑支护结构的侧向土压力模式2.3.1 计算土压力2.3.2 经验土压力2.3.3 我国《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中采用的侧向土压力模式2.4 考虑土—支护结构相互作用的土压力计算分析方法2.4.1 共同变形理论基本假定2.4.2 共同变形理论的基本计算公式2.4.3 非线性地基土的土压力计算模式及其对应的水平向基床系数2.5 结论第三章 基坑支护结构内力和变形的全过程有限元分析3.1 弹性地基杆系有限元的分析原理3.1.1 能量变分原理3.1.2 弹性地基杆系的计算理论3.2 铁摩辛柯三节点梁单元及刚度矩阵3.2.1 铁摩辛柯三节点有限单元划分3.2.2 铁摩辛柯三节点梁单元的刚度矩阵3.3 求解过程和方法3.3.1 计算过程以两道支撑的挡土结构为例来阐述分析计算步骤3.3.2 计算方法3.3.3 单元杆端力计算3.4 支护结构水平向基床系数3.4.1 线性共同作用地基土的水平向基床系数确定3.4.2 结构计算模式的选择3.5 基于共同变形理论考虑土压力受变形影响的有限单元法3.5.1 土压力结点上荷载转换3.5.2 非线性共同变形理论地基反力法的计算原理3.5.3 考虑非线性共同作用的深基坑开挖和回筑全过程分析3.5.4 非线性共同作用弹性地基反力法的计算模型3.6 深基坑支护结构压顶梁的水平刚度分析3.6.1 纯压顶梁按承受水平荷载的简支梁分析与算例3.6.2 支撑压顶梁按平面结构体系分析与算例3.7 支护结构计算的流程框图及程序3.8 总结第四章 程序可靠性测试4.1 算例14.2 算例24.3 结论第五章 基坑支护结构内力与变形的主要影响因素实例分析5.1 多支撑支护结构的分析思路5.2 单支撑支护结构工程实例5.2.1 场地地质条件5.2.2 监测内容5.2.3 分析过程5.2.4 计算结果与实测结果分析5.3 基坑支护结构内力与变形的影响因素分析5.3.1 设计参数对基坑变形的影响5.3.2 施工方法对基坑变形的影响5.3.3 土体物理性质对基坑变形的影响5.4 总结第六章 结论与展望6.1 全文总结6.2 进一步研究的展望参考文献攻读硕士学位期间的研究成果和发表的学术论文致谢
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