深基坑支护方案优化设计及有限元分析

发布时间：2017-10-19 08:18

  本文关键词：深基坑支护方案优化设计及有限元分析

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【摘要】：深基坑的开挖与支护工程在我国始于上个世纪80年代,由于城市高层建筑的发展越来越快,基坑的开挖与支护面积越来越大、深度越来越大,难度也越来越高。进入90年代后,深基坑开挖与支护工程已经正式成为建筑工程行业的热点和难点问题之一深基坑支护与开挖的影响因素之多使得它是一项风险很大的系统工程,它的技术条件极其复杂,与所处场地的工程地质条件、水文地质条件、周边的环境状况、支护方案、基坑开挖、地下水处理、施工工艺、信息监测以及监控措施等因素都有着密切的关系。基坑开挖与支护工程涉及到岩土工程、结构工程和排水工程等,是一门综合性较强的学科。在确保支护系统稳定、基坑变形满足周边环境要求的前提下,做出合理的基坑支护设计方案是至关重要的,包括基坑支护的选型、优化、结构设计、施工工序。解决以上若干问题具有重大的现实意义,也是确保工程建设安全、经济、科学的前提条件和根本保证。本文主要完成了以下内容：调查了基坑工程研究的背景及意义,分析了基坑工程的发展趋势。结合基坑工程的特点,明确基坑支护体系需要满足的要求。总结当下常用的基坑支护分类情况及适用条件,研究适合基坑工程支护方案的优选依据与原则,进而达到支护结构安全、经济、便于施工的效果。对深基坑支护优化的研究现状及存在问题进行探究,明确基坑支护优化的内容及优化原则,结合工程实例对相关设计计算理论进行研究分析。以大连理工大学深海工程创新实验基地项目的基坑工程为实例,本文调查研究该工程的工程概况、周边环境、工程地质和水文地质条件,以理论知识作为基础结合实际工程经验,进行基坑支护方案选型,同时对该工程的基坑支护方案进行优化,确定基坑支护的整体方案。选择一种具有代表性的支护方案进行结构设计,并利用理正软件辅助计算,给出基坑开挖与支护的施工顺序。最后利用有限元软件ANSYS对深基坑进行建模,通过计算,对基坑剖面的土体桩体的位移和应力进行分析,通过工程实用软件计算与有限元模拟结果的比较,分析两种方法出现差异性的原因和得出的结论。
【关键词】：基坑工程 方案优选 咬合排桩 结构设计 有限元
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU753
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 基坑工程研究背景及意义11
• 1.2 基坑工程的发展趋势11-13
• 1.3 基坑工程的特点13
• 1.4 基坑工程发生事故的原因13-14
• 1.5 基坑工程的工作内容与程序14-16
• 1.6 本文研究的主要内容16
• 1.7 本章小结16-17
• 2 基坑支护方案的选型分析及优化研究17-31
• 2.1 基坑支护形式分类及适用范围18-20
• 2.2 基坑支护方案须满足的要求20
• 2.3 基坑支护方案的选用依据与原则20-21
• 2.4 基坑支护方案初选21-24
• 2.4.1 基本资料搜集21-22
• 2.4.2 基坑安全等级确定22-23
• 2.4.3 基坑变形控制等级确定23-24
• 2.5 基坑支护优化的内容24-27
• 2.5.1 基坑支护方案优化25-26
• 2.5.2 支护结构的设计优化26-27
• 2.5.3 信息化施工27
• 2.6 基坑支护优化的原则及存在的问题27-28
• 2.7 基坑支护方案优化方法28-30
• 2.7.1 建立层次结构28
• 2.7.2 确定各因素权重28-29
• 2.7.3 模糊综合评判29-30
• 2.8 本章小结30-31
• 3 基坑支护结构设计计算理论分析31-51
• 3.1 基坑土压力计算理论31-34
• 3.1.1 库仑土压力计算理论31-33
• 3.1.2 朗肯土压力计算理论33-34
• 3.2 桩锚支护结构设计计算分析34-40
• 3.2.1 桩锚支护结构的构成体系34
• 3.2.2 排桩设计计算34-36
• 3.2.3 锚杆设计计算36-38
• 3.2.4 预应力锚索结构特征描述38-39
• 3.2.5 桩锚支护结构的破坏形式39-40
• 3.2.6 桩锚支护结构的优化设计40
• 3.3 咬合排桩复合结构设计计算理论40-44
• 3.3.1 咬合排桩复合结构的研究背景40-41
• 3.3.2 咬合排桩结构形式41
• 3.3.3 咬合量的确定41-42
• 3.3.4 咬合排桩截面设计42-44
• 3.4 基坑稳定性分析44-49
• 3.4.1 整体稳定性验算44-48
• 3.4.2 抗倾覆、抗水平滑移稳定性分析48-49
• 3.5 本章小结49-51
• 4 深海实验室基坑支护方案优选51-60
• 4.1 深海实验室基坑工程概况51-52
• 4.2 深海实验室基坑支护方案初选52-55
• 4.2.1 基坑开挖方案确定52-54
• 4.2.2 基坑基本参数确定54
• 4.2.3 基坑支护方案初选54-55
• 4.3 深海实验室基坑支护方案优化55-59
• 4.3.1 支护方案优选55-57
• 4.3.2 深海实验室基坑支护整体方案57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 深海实验室支护结构设计计算60-78
• 5.1 围护结构计算61-70
• 5.2 锚索计算70-72
• 5.3 稳定性分析72-74
• 5.3.1 整体稳定性验算72
• 5.3.2 抗倾覆稳定性验算72-73
• 5.3.3 嵌固段基坑内侧土反力验算73-74
• 5.4 支护结构设计图74-77
• 5.5 施工顺序77
• 5.6 本章小结77-78
• 6 深海实验室支护结构的ANSYS有限元分析78-88
• 6.1 ANSYS单元生死技术78
• 6.2 数值模拟相关参数的确定78-79
• 6.3 计算假定79
• 6.4 有限元模型及网格划分79-80
• 6.5 开挖和支护过程模拟80-81
• 6.6 ANSYS计算结果81-87
• 6.6.1 桩体的变形分析81-86
• 6.6.2 桩体的应力分析86
• 6.6.3 计算结果对比分析86-87
• 6.7 本章小结87-88
• 7 结论与展望88-90
• 7.1 结论88-89
• 7.2 展望89-90
• 参考文献90-93
• 致谢93-94

【参考文献】

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本文编号：1060034