地铁深基坑支护结构受力分析

论文摘要

现如今的城市建设发展迅猛,伴随而来的是越来越多的高层、超高层建筑,并且城市的地下空间也被更多的开发利用,于是出现了大量的深基坑工程。目前基坑工程以控制受力及变形为主,怎样有效控制好基坑受力及变形,保证基坑安全稳定是各设计单位和施工单位追寻的目标。本文结合深圳地铁某车站工程实例,在总结以往基坑工程研究成果的基础上,通过理论分析和数值模拟方法对深基坑开挖与支护过程中的支护结构进行受力分析,并对影响地下连续墙水平位移、墙后地表沉降的因素进行了系统研究。文章主要工作及研究内容如下：(1)论文通过查阅研究国内外深基坑工程有关资料与文献,对深基坑工程现状进行了阐述,对深基坑工程设计中的支护结构设计、止水帷幕设计和降水设计等主要工作进行了介绍,对涉及基坑计算的结构内力分析法、经典土压力计算理论和有限元理论进行了论述总结。(2)模拟基坑开挖与支护的施工过程,利用经典土力学理论以及结构力学方法对基坑支护结构进行了受力计算,分析了各工况支撑轴力的动态变化,与实测结果进行了对比分析。(3)采用MIDAS／GTS有限元软件,建立了深基坑三维实体模型,选取Mohr—Coulomb弹塑性本构模型,模拟深基坑开挖与支护施工过程中的最不利状况,即基坑开挖后结构变形完成再架设支撑,计算得到了支护结构受力变形情况,与实测结果进行了对比分析。(4)在有限元软件模拟基坑开挖与支护施工过程中,分别对基坑开挖后结构变形完成再架设支撑与基坑开挖后结构尚未发生变形即架设支撑两种极限状况进行了计算,分析了两种状况下支护结构受力及地下连续墙的变形情况。(5)利用有限元软件,选取不同的支护结构参数,包括连续墙的厚度以及支撑的钢管管壁厚度,总结连续墙厚度对支护结构变形和地表沉降的影响规律,以及支撑钢管管壁厚度对结构变形的影响规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 深基坑工程国内外现状
• 1.3 地下连续墙支护技术的发展现状
• 1.3.1 地下连续墙发展历史
• 1.3.2 连续墙的受力计算理论现状
• 1.4 基坑的变形
• 1.4.1 支护结构的变形
• 1.4.2 基坑底部隆起
• 1.4.3 地表沉降
• 1.5 基坑支护工程存在的问题和事故原因
• 1.5.1 基坑工程的失效模式
• 1.5.2 基坑设计常见问题
• 1.5.3 施工常见问题
• 1.5.4 基坑事故的原因分析
• 1.6 本文主要的研究内容及方法
• 第2章 深基坑工程设计理论
• 2.1 深基坑支护结构设计
• 2.1.1 支护结构的类型
• 2.1.2 基坑支护结构设计原则
• 2.1.3 基坑支护设计要求
• 2.2 深基坑止水帷幕设计
• 2.2.1 止水帷幕概念
• 2.2.2 竖向止水帷幕设计
• 2.2.3 基坑底部水平止水帷幕设计
• 2.2.4 提高帷幕止水效果的技术措施
• 2.3 基坑降水设计
• 2.3.1 基坑降水方法
• 2.3.2 井点降水方案设计
• 2.4 基坑变形监测方法
• 2.4.1 测试原理以及技术
• 2.4.2 测斜管的埋设形式
• 第3章 深基坑支护结构计算理论
• 3.1 概述
• 3.2 支护体系内力分析方法
• 3.2.1 内力分析的古典方法
• 3.2.2 支护结构体系内力分析的有限元法
• 3.3 土压力计算经典理论
• 3.3.1 郎肯土压力理论
• 3.3.2 库伦土压力理论
• 3.3.3 土压力经典理论存在的主要问题
• 3.4 有限元法的基本理论
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 基坑工程中的有限单元
• 3.4.3 土体Mohr-coulomb本构模型
• 3.4.4 平衡初始地应力
• 第4章 基坑支护结构受力计算与数值分析
• 4.1 地铁深基坑工程实例介绍
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 该基坑工程施工方法与主要技术要求
• 4.1.3 深基坑设计参数的选取
• 4.1.4 工况的设定
• 4.2 深基坑支护结构经典土力学方法的计算
• 4.2.1 经典土力学计算
• 4.2.2 结果分析
• 4.3 基于MIDAS/GTS有限元软件的深基坑支护结构数值分析
• 4.3.1 Midas GTS有限元软件的功能及特点
• 4.3.2 Midas/GTS软件建模中的问题
• 4.3.3 Midas/GTS有限元计算模型
• 4.3.4 结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献