深基坑桩锚支护结构分析与评价方法应用研究

论文摘要

城市中心基坑工程对支护结构设计要求越来越高，桩锚支护体系因其施工简单、支护效果好、施工空间大、结构安全稳定等特点而得到广泛应用。桩锚体系充分利用了排桩和预应力锚杆的特点，使支护结构受力更加合理、基坑施工更加安全可靠。但作为一种新型支挡结构，其结构计算方法和方案评价方法有待深入，论文主要从以下几方面进行了深入研究：首先在介绍了作用在桩锚支护结构上的土压力计算理论和计算模型以及桩锚支护体系中的单、多支点结构的弹性支点法和弹性地基杆系有限元法的基础上研究了理正深基坑支护软件的编制原理，并利用该软件对工程实例计算探讨了不同锚杆(索)刚度取值对支护结构内力与位移的影响，发现锚杆刚度取值的准确性对支护结构的内力与位移计算结果影响很大。其次，为了更深入地了解锚杆变形特性对支护结构的影响，根据预应力锚杆(索)注浆饱满的自由也可承受部分荷载的特点，引入体现土锚界面强度衰减的折线模型，基于荷载传递理论和能量驻值原理研究了自由段和锚固段共同受力条件下锚杆的刚度特性，得到了考虑自由段受荷的预应力锚杆的变形和承载特性计算方法。再次，根据基坑支护方案评价指标的模糊性和不相容性特点，采用可以解决此类问题的模糊物元优化理论建立了通用基坑支护结构的物元评价模型，在此基础上根据城市中心地区深基坑的特点建立了桩锚支护体系评价指标体系，并对位于长沙市五一商圈的华远·新外滩一号地块深基坑工程的桩锚支护结构进行了评价。最后以华远深基坑工程为背景，将研究成果应用于实际工程，并通过现场监测数据和工程效果反映了理论模型的合理性和实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及选题意义
• 1.1.1 基坑工程概述
• 1.1.2 桩锚支护体系简介
• 1.1.3 选题依据
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 基坑支护发展概况
• 1.2.2 锚杆锚固机理研究现状
• 1.2.3 基坑支护选型与评价方法研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 深基坑桩锚支护结构计算方法分析
• 2.1 概述
• 2.2 支护体系上的土压力计算方法
• 2.2.1 土压力理论
• 2.2.2 土压力计算模型
• 2.3 桩锚支护的结构计算方法
• 2.3.1 单支点支护结构计算方法
• 2.3.2 多支点支护结构的弹性支点法
• 2.3.3 有限元法
• 2.4 理正深基坑支护软件
• 2.4.1 软件介绍
• 2.4.2 软件基本原理
• 2.5 锚杆变形特性对支护结构的影响
• 2.5.1 锚杆变形特性及其刚度概念
• 2.5.2 锚杆刚度的计算方法
• 2.5.3 锚杆刚度取值对支护结构影响分析
• 第3章 考虑自由段受荷的预应力锚杆变形特性研究
• 3.1 概述
• 3.2 预应力锚杆荷载传递模型
• 3.2.1 预应力锚杆承载变形机理
• 3.2.2 锚固体侧摩阻力模型
• 3.3 位移方程的建立与求解
• 3.3.1 基本微分方程
• 3.3.2 方程的求解
• 3.3.3 锚杆承载力表达式
• 3.3.4 锚杆拉拔过程中的能量原理
• 3.3.5 锚杆受荷变形特征解答
• 3.3.6 锚杆刚度表达式
• 3.4 实例计算与验证
• 3.5 预应力锚杆变形特性影响因素分析
• 第4章 基于模糊物元理论的城市中心深基坑桩锚支护方案评价方法
• 4.1 概述
• 4.2 模糊物元理论简介
• 4.2.1 模糊物元的产生
• 4.2.2 模糊物元的概念
• 4.2.3 从优隶属度原则
• 4.2.4 关联度
• 4.2.5 评价原则
• 4.3 基于模糊物元理论的通用基坑支护结构评价模型及其过程
• 4.3.1 支护结构物元的建立
• 4.3.2 最优支护方案的确定
• 4.3.3 算例分析
• 4.4 基于模糊物元理论的城市中心深基坑桩锚支护方案评价
• 4.4.1 物元指标体系分析
• 4.4.2 复合模糊物元矩阵的确定
• 4.4.3 工程实例分析
• 第5章 桩锚支护体系分析与评价实例
• 5.1 工程概况
• 5.1.1 工程简介
• 5.1.2 场地工程地质条件
• 5.1.3 支护方案
• 5.2 预应力锚索变形特性分析结果
• 5.2.1 试验概况
• 5.2.2 试验结果
• 5.2.3 锚索刚度计算
• 5.3 现场监测结果
• 5.3.1 周边地表竖向变形监测结果
• 5.3.2 支护结构顶部水平位移监测结果
• 5.3.3 土体深部水平位移监测结果
• 5.3.4 监测结论
• 5.4 支护方案评价及工程效果
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读学位期间发表的学术论文目录）