成都地区地铁车站深基坑排桩支护结构受力规律研究

论文摘要

排桩支护是深基坑支护的一种常用形式,在成都的建筑深基坑中有着广泛的应用,也是地铁车站基坑广泛采用的支护形式。但是,大量的工程实践表明,目前设计中支护结构所采用的力学计算模式与其实际的受力情况有较大的差距,围护桩的内力实测值远小于设计值,设计往往偏于保守,从而造成浪费,因此,有必要对排桩支护结构的受力规律进行研究,分析其中影响因素。本论文主要进行了以下工作：(1)对成都地铁二号线站东广场站排桩支护深基坑工程进行施工监测,获得了冠梁水平位移、桩身变形(水平位移)、桩身内力、钢支撑轴力等监测数据。通过对监测数据进行整理,分析了施工过程中支护结构的受力变形特点。(2)应用大型有限元软件Abaqus对该工程的开挖、加撑等施工过程进行了数值模拟,计算了各个工况下围护桩的变形及内力、桩后土压力、支撑轴力、桩间土体变形等。并与现场实测结果进行对比,分析支护结构的受力变形规律。(3)在上述工作基础上,进一步计算了桩间距、土体刚度及强度、温度、钢管支撑对围护结构受力变形的影响。通过上述研究,得到以下主要结论：(1)现场监测实测值均小于设计容许值,表明工程是安全的。围护桩内钢筋应力值远小于设计应力值,表明围护桩的设计偏于保守。(2)总体上看,有限元计算结果与实测结果有较好的一致性,表明本论文的有限元模型能较好地反映基坑的受力变形情况。(3)当桩间距为4.2m时,桩间土体最大水平位移43cm,桩后土体已经产生从地面贯通到桩底部的破裂滑动面,而桩后土压力合力基本稳定,说明排桩已经不能更大地发挥挡土作用,因此可认为其极限桩间距为4m左右。(4)对黏性土地层,围护桩的变形及内力对上体刚度、强度参数的敏感程度大小依次为：内摩擦角、黏聚力、弹性模量；对砂卵石地层,则是：内摩擦角、弹性模量。总体上看,土体刚度、强度参数偏小时,围护桩的变形及内力的计算结果将偏大,使得设计偏于保守,这也是导致实际工程中桩的钢筋应力偏小的一个重要原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 排桩（加内撑）支护结构受力变形特点
• 1.3 作用在排桩支护结构上的土压力研究现状
• 1.4 深基坑支护体系的理论分析方法
• 1.5 本论文的研究内容和方法
• 第2章 成都地铁2号线站东广场站基坑监测
• 2.1 工程概况
• 2.2 工程地质及水文地质条件
• 2.3 基坑围护结构体系
• 2.4 基坑监测方案
• 2.4.1 监测内容
• 2.4.2 监测方案及实施方法
• 2.5 基坑变形及内力量测结果与分析
• 2.5.1 桩身水平位移
• 2.5.2 桩体内力
• 2.5.3 钢支撑轴力
• 2.6 本章小结
• 第3章 排桩支护地铁车站基坑开挖数值模拟
• 3.1 ABAQUS及基坑开挖的模拟
• 3.1.1 Abaqus软件中桩-土接触模拟的实现
• 3.1.2 基坑开挖数值模拟在Abaqus中的实现
• 3.2 站东广场地铁车站基坑的有限元模型
• 3.2.1 基本假设及计算模型
• 3.2.2 材料参数的选取
• 3.2.3 计算工况
• 3.3 计算结果及分析
• 3.3.1 围护桩水平位移
• 3.3.2 桩身弯矩
• 3.3.3 钢支撑轴力
• 3.3.4 桩侧土压力
• 3.3.5 桩间土体稳定性
• 3.4 本章小结
• 第4章 影响排桩支护结构受力的因素分析
• 4.1 桩间距的影响
• 4.2 土体刚度、强度的影响
• 4.2.1 黏性土弹性模量
• 4.2.2 黏性土黏聚力
• 4.2.3 黏性土内摩擦角
• 4.2.4 砂卵石弹性模量
• 4.2.5 砂卵石内摩擦角
• 4.2.6 土体刚度、强度参数敏感性分析
• 4.3 钢管内撑的影响
• 4.4 温度变化的影响
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
• 参考文献