基坑桩锚支护体系的有限元分析

论文摘要

本文主要采用ANSYS大型通用有限元软件分析了基坑悬臂桩和桩锚支护体系,得出基坑和支护体系的应力及位移。结合邯郸某基坑实例,在有限元分析的基础上,采用常规设计方法对基坑进行设计计算。两者进行对比,验证了ANSYS在基坑悬臂桩支护、桩锚支护方面的适用性。对邯郸某基坑实例,本文列出了四种常规支护方案,水泥土挡墙支护,悬臂桩支护,桩锚支护和土钉墙支护。经计算分析,桩锚支护和土钉墙适用于本工程。本文对常规支护方法分别进行设计,计算出桩的位移、内力,锚杆的内力;土钉的内力等。在常规设计完成后,采用ANSYS软件分析悬臂桩支护和桩锚支护体系。由于非线性分析不容易收敛,将土层简化为两层。有限元分析过程中,首先计算了土层的初应力,导入初应力文件后用生死单元模拟基坑开挖,用接触单元模拟桩和土的接触表面,考虑施工荷载后,运行程序得出结果。在以上计算和分析的基础上,通过对两种方法桩的位移和土压力对比,两者结果具有很好的一致性,验证了ANSYS在基坑悬臂桩支护、桩锚支护方面的适用性,为以后基坑设计计算提供参考。本文还分析了影响支护体系水平位移的主要参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基坑支护研究方法综述
• 1.2.1 基坑支护方法及优选
• 1.2.2 基坑支护设计计算方法
• 1.2.3 基坑支护CAE研究综述
• 1.3 本文的主要研究内容及方法
• 第2章 基坑支护常规设计方法及算例分析
• 2.1 土压力理论
• 2.1.1 朗肯土压力理论
• 2.1.2 库伦土压力理论
• 2.2 邯郸某基坑工程概况
• 2.2.1 场区的地形地貌
• 2.2.2 场地的地层及岩性
• 2.2.3 地下水
• 2.3 基坑支护几种设计方法及计算结果
• 2.3.1 水泥土挡墙
• 2.3.2 悬臂桩
• 2.3.3 悬臂桩加锚杆设计
• 2.3.4 土钉墙支护
• 第3章 有限元分析相关理论
• 3.1 有限元的基本概念
• 3.2 土的本构模型
• 3.3 采用的相关单元
• 3.3.1 四点二维等参单元
• 3.3.2 接触单元
• 3.3.3 单元生死问题
• 3.4 接触分析
• 3.5 牛顿—拉普森法
• 3.6 初始应力场的计算
• 3.7 非线性分析
• 第4章 ANSYS有限元模拟过程及结果对比分析
• 4.1 基本假设及参数确定
• 4.2 具体模拟过程
• 4.3 实例的ANSYS模拟及结果分析
• 4.3.1 悬臂桩支护的模拟过程及结果分析
• 4.3.2 桩锚支护的模拟过程及结果分析
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果