黄土地区深基坑支护的有限元分析

论文摘要

从20世纪80年代至今,我国在基坑支护技术方面取得了很大的进步。但是,在全国许多城市的基坑工程中,由于经验不足和对该技术掌握的不成熟等原因,也出现了不少的工程事故。本文根据一个深基坑工程,利用Plaxis有限元软件进行数值模拟,综合分析影响基坑支护的影响因素。以西安西高新高层住宅楼基坑工程为研究对象,主要研究内容为：1、分析桩锚支护结构的工作机理；2、详细研究了桩锚支护结构的计算理论,并对各种理论的优缺点做了详细的说明；3、研究了有限元数值模拟方法的基本原理。对软件Plaxis进行了简要的说明。进而应用Plaxis对本基坑工程的开挖与支护过程进行了数值模拟,结果分析如下：由分析结果可以看出：锚杆预应力越大,桩顶的水平位移越小,但也要相应地增大桩截面以提高抗弯能力。随着锚点位置的下移,桩顶位移增加,桩体最大弯矩减小,所以在工程中,在变形满足规范的情况下,锚点位置适当下移,对支护桩强度有利,可以适当的减小桩径,减少工程成本。增大支护结构刚度,支护桩的弯矩值也将逐渐增大,对支护桩强度不利,从经济上的角度来看,增大桩径势必会增大工程造价。支护结构的插入深度应该满足一定的要求,如果入土深度太浅,会导致踢脚破坏。增大入土深度能够有效的减小支护桩的水平位移,当插入深度满足支护结构稳定性要求时,继续增大插入深度对控制变形的效果并不明显。随着地下水位的下降,地面的沉降逐渐增大,基坑底面的隆起量减小,应综合这两方面,合理降水。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 基坑工程现状
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 我国基坑工程发展概况
• 1.1.3 国外基坑工程发展概况
• 1.1.4 基坑工程发展方向
• 1.2 基坑设计与分析研究动态
• 1.2.1 土压力理论研究
• 1.2.2 本构模型
• 1.2.3 数值模拟
• 1.2.4 支护设计理论
• 1.3 深基坑工程设计施工中存在的问题
• 1.4 论文研究的意义、内容
• 2 桩锚支护结构与土的相互作用分析
• 2.1 桩土相互作用机理
• 2.2 土与锚杆的相互作用
• 2.2.1 预应力锚杆的特点
• 2.2.2 预应力锚杆工作的基本原理
• 2.2.3 预应力锚杆的破坏形式
• 2.3 桩与锚杆的相互作用
• 2.3.1 桩与锚杆的相互作用分析
• 2.3.2 桩锚支护结构的破坏形式
• 2.3.3 桩锚支护结构的受力模式
• 3 基本计算理论
• 3.1 土压力计算理论
• 3.1.1 Coulomb土压力理论
• 3.1.2 Rankine土压力理论
• 3.2 基坑结构理论计算
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 简支梁法
• 3.2.3 等值梁法
• 3.2.4 弹性地基梁法
• 3.3 锚杆的设计计算
• 3.3.1 锚杆自由段长度与固定段长度的确定
• 3.3.2 锚杆的整体稳定性验算
• 3.4 基坑稳定性验算
• 3.4.1 基坑抗隆起稳定性验算
• 3.4.2 整体稳定性验算
• 4 基坑支护的有限元分析
• 4.1 有限元法基本原理
• 4.2 有限元法的核心
• 4.3 PLAXIS程序简介
• 4.4 有限元模拟
• 4.5 计算结果分析
• 4.5.1 基坑支护的位移与受力分析
• 4.5.2 计算值与实测值的比较
• 4.6 桩锚支护的影响因素
• 4.6.1 锚杆预应力大小对支护结构变形的影响
• 4.6.2 锚点位置对支护结构的影响
• 4.6.3 桩径、桩间距对支护结构变形的影响
• 4.6.4 桩的入土深度对支护变形的影响
• 4.6.5 地下水位下降对基坑稳定的影响
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望及建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文