地下工程施工中的基础托换结构设计分析

论文摘要

随着城市向大型化、现代化发展,开发地下空间、修建地下工程成为解决城市拥堵交通状况的最好对策,然而在早期的城网规划中并没有考虑到地下工程的修建,这就导致在修建地铁等地下工程的过程中,线路往往部分或全部穿过既有建筑结构,下穿建筑必将减弱或破坏既有建筑基础的承载力。基础托换技术可以很好的解决这类问题。文章介绍了托换技术的发展和应用情况,归纳总结了托换结构设计的难点和重点,给出了托换结构各部件的设计方法,着重分析了托换梁与托换新桩节点的设计思路及托换梁与托换柱节点的抗剪机理,并阐述了托换整个过程中第三方监测的意义、内容及其方法。参照相关规范并参考相关资料,针对成绵乐铁路机场路隧道某基础托换工程实例,分别对托换梁、托换新桩、托梁与托换新桩节点进行了设计,并重点对关乎托换成败的托换梁与托换柱节点进行了设计,并提出在保证抗剪强度的前提下,不对梁柱节点进行企口设计。最后,通过使用岩土工程通用分析软件Midas/GTS建立了基础托换有限元模型,并对托换中的顶升过程进行了模拟分析,通过分级加载制度,得到在各级荷载下梁柱节点、托梁两端的位移变化情况及托换新桩的沉降情况,为托换工程变形控制值的确定提供参考,并提出建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的及意义
• 1.2 托换技术
• 1.2.1 压入桩托换
• 1.2.2 树根桩托换
• 1.2.3 灌注桩托换
• 1.3 基础托换的分类
• 1.4 国内外托换工程
• 1.5 研究内容与技术路线
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 技术路线
• 第2章 托换结构体系设计理论
• 2.1 托换结构设计
• 2.1.1 设计难点
• 2.1.2 设计方案
• 2.1.3 变形控制
• 2.2 托换梁设计
• 2.2.1 预应力钢筋确定
• 2.2.2 预应力混凝土梁的截面复核
• 2.3 托换新桩设计
• 2.3.1 桩的选择
• 2.3.2 竖向荷载下桩基的承载力和变形
• 2.3.3 横向荷载下的承载力
• 2.4 托换梁与托换新桩节点设计
• 2.5 托换梁与托换柱节点设计
• 2.6 预顶力的确定
• 2.7 托换结构监测体系
• 2.8 本章小结
• 第3章 桩基托换结构计算
• 3.1 工程简介
• 3.2 结构内力计算
• 3.3 托换梁设计
• 3.3.1 方案选择
• 3.3.2 截面特征值及预应力筋合力作用线
• 3.3.3 计算确定预应力及非预应力筋用量
• 3.3.4 预应力损失验算
• 3.3.5 箍筋计算
• 3.3.6 变形验算
• 3.4 托换新桩的设计
• 3.5 托换梁与新桩节点设计
• 3.6 托换梁与托换柱节点设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 顶升过程数值模拟分析
• 4.1 有限元法分析
• 4.2 本构模型及其屈服准则
• 4.2.1 弹塑性模型
• 4.2.2 屈服准则
• 4.3 MIDAS/GTS介绍
• 4.4 计算模型和参数
• 4.5 计算结果与分析
• 4.6 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目