内撑式车站深基坑开挖变形分析及支撑方案优化研究

论文摘要

地铁车站大都位于城市闹区，场地狭窄、周边环境复杂。需要对基坑开挖变形量进行严格的控制，要减小基坑的变形量必然需要增加工程造价，如何做到安全和经济的协调统一，是深基坑工程中的一个重要课题。本文通过现场监测、数值模拟和优化设计等手段对内撑式车站深基坑开挖变形及支撑方案优化进行了分析研究。主要工作包括以下几个方面：总结了内撑式方案的基坑工程研究成果，在此基础上，以郑州市黄河东路车站基坑为背景，对基坑开挖过程中的桩体水平位移、周边地表沉降和水平支撑体系内力的现场监测数据进行分析研究，提出了基坑各部分在开挖中的变形规律。为了全面地了解基坑在开挖过程中整体变形情况，通过有限元数值分析的方法对基坑的开挖过程进行了模拟，分析时将土体、围护桩和支撑体系看作一个整体，同时考虑支护结构和土体的相互作用，分析了在不同工况条件下基坑支护体系及周边土体的变形、内力变化情况，并将计算结果和实测数据进行对比分析，表明了支护形式对该工程的适用性。利用有限元数值模拟的方法分析了支撑安装位置、支撑水平间距、支撑预加应力三个参数变化对车站基坑开挖过程的影响。总结出各参数对基坑开挖的影响规律，并对车站基坑工程支撑体系原设计方案进行了分析和优化。通过与原设计方案的对比分析，得出优化后的设计方案在控制基坑变形和节省工程造价两个方面有较大改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 基坑工程研究现状及变形理论
• 1.2.1 有限元法在基坑工程中的应用现状
• 1.2.2 建筑基坑监测与预测预报研究现状
• 1.2.3 深基坑变形理论
• 1.3 内撑式支撑体系及特点
• 1.3.1 常用深基坑支护方法
• 1.3.2 内撑式深基坑支护结构
• 1.3.3 内撑式支护结构优缺点
• 1.3.4 内支撑需注意的主要问题
• 1.4 本文研究内容及研究思路
• 第二章 车站基坑工程实测研究
• 2.1 工程概况
• 2.1.1 工程简介
• 2.1.2 工程地质条件
• 2.1.3 基坑周边交通及建筑物情况
• 2.1.4 基坑围护体系设计方案
• 2.2 基坑施工进度安排及监测方案
• 2.2.1 施工进度安排
• 2.2.2 基坑监测方案
• 2.3 分析工况
• 2.4 实测数据分析
• 2.4.1 支护桩体深层水平位移监测
• 2.4.2 周边地表沉降监测
• 2.4.3 支撑内力监测
• 2.5 本章小结
• 第三章 深基坑开挖过程的数值模拟分析
• 3.1 MIDAS/GTS 有限元程序简介
• 3.2 计算模型的建立
• 3.2.1 基本假定
• 3.2.2 模型计算区域
• 3.2.3 模型计算参数
• 3.2.4 土体的本构模型
• 3.2.5 边界条件
• 3.2.6 开挖过程模拟
• 3.3 计算结果分析
• 3.3.1 桩体水平位移分析
• 3.3.2 桩体弯矩分析
• 3.3.3 支撑受力变形分析
• 3.3.4 地表竖向位移分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基坑支撑方案优化分析
• 4.1 支撑体系参数优化原则
• 4.2 支撑体系参数对深基坑影响性分析
• 4.2.1 支撑位置对基坑的影响
• 4.2.2 支撑水平间距对基坑的影响
• 4.2.3 支撑预应力对基坑的影响
• 4.3 支撑方案优化分析
• 4.3.1 支撑体系参数的优化步骤
• 4.3.2 优化后设计方案
• 4.3.3 新、旧设计方案对比分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历