深基坑桩锚支护结构数值模拟及分析

论文摘要

近年来,随着我国经济建设的迅猛发展,城市的高层建筑如雨后春笋般大量涌现,向高空发展和地下空间的开发利用成为城市化进程中可持续发展的必然选择,并由此带来基坑工程的急剧增长。在基坑工程实践中,存在着一方面实践超前于理论,另一方面理论又不能正确反映实际的施工过程的问题。因此,基坑支护理论的研究和完善必将对经济发展和社会进步产生巨大的推动作用,有着深远的现实意义。本文结合工程实例进行设计计算和数值模拟,主要工作如下：首先,对基坑支护在设计理论与计算方法、支护结构特点以及数值模拟计算等领域的研究进展进行了回顾。其次,利用工程实例,通过对深基坑的开挖监测与分析,根据监测数据对桩锚组合式支护结构及上层的受力和变形规律进行分析。结合实测值比较极限平衡法与有限元分法(ANSYS)计算支护结构变形和内力结果的差异,分析差异存在原因,为工程应用提供可行性建议。最后,利用有限元软件ANSYS进行了工程的数值模拟研究,讨论支护结构设计参数(主要包括锚杆设计参数、桩身混凝土设计参数)对支护结构安全性的影响,分析影响基坑变形的主要因素;结合桩锚支护结构的施工工艺,总结深基坑桩锚支护结构施工中的注意事项以及安全措施,为桩锚支护结构在施工中的安全性问题提供一定的建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 基坑工程的研究与发展
• 1.2.1 国外基坑工程研究现状
• 1.2.2 国内基坑工程研究现状
• 1.3 基坑支护工程的特点及常见支护形式
• 1.3.1 基坑支护的特点
• 1.3.2 基坑常见的支护结构形式
• 1.4 基坑支护的设计原则及设计方法
• 1.4.1 基坑支护设计原则
• 1.4.2 基坑支护设计方法
• 1.5 桩锚支护结构
• 1.5.1 桩锚支护结构的计算方法
• 1.5.2 桩锚支护结构研究中存在的问题
• 1.6 本文主要研究内容及实际意义
• 第2章 深基坑桩锚支护结构设计理论
• 2.1 概述
• 2.2 经典土压力理论
• 2.3 基坑开挖中土压力的复杂性
• 2.4 桩锚支护结构中的锚杆
• 2.4.1 锚杆的构造及分类
• 2.4.2 锚杆的设计
• 2.4.3 锚杆的荷载传递
• 2.5 深基坑支护工程稳定性分析
• 2.5.1 整体稳定性分析
• 2.5.2 基坑底抗隆起稳定性验算
• 2.6 本章小结
• 第3章 工程实例及支护设计计算分析
• 3.1 工程实例
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 场地工程地质概况
• 3.2 基坑支护设计方案
• 3.3 基坑支护设计计算
• 3.3.1 基坑支护开挖简图
• 3.3.2 基坑支护设计计算
• 3.4 现场监测数据及分析
• 3.4.1 基坑工程施工监测点位置布置
• 3.4.3 基坑水平位移监测结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 数值模拟分析
• 4.1 ANSYS简介
• 4.2 上体本构模型
• 4.3 有限元计算模型的建立
• 4.3.1 二维模型
• 4.3.2 边界条件
• 4.3.3 单元的选择
• 4.4 模型的参数
• 4.4.1 土体的参数
• 4.4.2 锚杆的参数
• 4.4.3 护坡桩的参数
• 4.4.4 接触单元的参数
• 4.5 模型的单元网格划分
• 4.6 模拟计算的步骤
• 4.7 模拟计算结果及分析
• 4.7.1 基坑侧向位移模拟结果及分析
• 4.7.2 锚杆轴向应力模拟结果及分析
• 4.8 结构设计与模拟对比
• 4.9 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介