国新购物城基坑支护设计与数值模拟优化

发布时间：2017-03-27 22:06

  本文关键词：国新购物城基坑支护设计与数值模拟优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着城市化进程的不断加快,基坑工程正朝着面积更大、深度更大的方向发展。支护工程在基坑工程中尤为关键,如何寻求一种安全、成本较低又便于施工的支护方式,成为了目前基坑工程研究的主流。实践证明在城市深基坑工程中,尤其是在软土地基采用排桩加内支撑支护体系具有支护结构不穿越建筑红线和变形小等独特优点。本研究把基坑选型、支护设计、稳定性验算和数值模拟放在了一个系统中进行研究。本文的主要内容如下:(1)以国新购物城基坑工程为研究对象,根据基坑支护方案选取原则,结合工程案例的条件和特点,选取了排桩加两道内支撑的支护形式,其中排桩直径为0.9m,间距为1.3m,嵌固深度为9.0m,内支撑为截面尺寸为0.8m×0.8m的钢筋混凝土梁。运用同济启明星深基坑结构计算软件对基坑进行结构计算,并进行稳定性验算,验算结果表明该支护结构体系的安全可靠。(2)采用有限元法,借助ABAQUS软件对基坑周围岩土体和支护结构的变形和受力进行数值模拟,详细研究基坑内外侧岩土体和地面变形、支护桩及内支撑的变形受力特征、基坑底部隆起特征等,模拟结果显示基坑地表沉降最大值为13mm,桩身最大水平位移为15mm,两道支撑的轴力最大值分别为3703kN、6225kN,均在安全允许值范围内,进一步验证了该支护方案的可靠性。(3)利用模拟结果对支护体系设计和监测设计进行优化:支护桩在距离桩顶4~11m和14~18m位置宜增加钢筋量,并作为重点监测;第二道支撑轴力远大于第一道支撑,且随着开挖深度不断增加,故优化设计时,第一道支撑的横截面宜适当减小,并把监测重点放在第二道支撑,尤其是开挖后期;对在距离围护桩15m内的周边建筑、管线进行重点监测,尤其在开挖后期增加观测频率。
【关键词】：基坑支护 排桩内支撑 数值模拟 优化设计
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 选题依据及研究意义11-12
• 1.2 基坑工程发展历史与研究现状12-14
• 1.2.1 基坑工程国内外发展12
• 1.2.2 基坑支护设计理论计算方法研究发展12-14
• 1.3 常见基坑支护结构类型14-17
• 1.4 排桩内支撑体系研究现状17-19
• 1.4.1 排桩内支撑应用研究现状17-18
• 1.4.2 排桩内支撑计算理论研究18-19
• 1.5 本文研究内容及技术路线19-21
• 2 工程分析及支护方案的提出21-29
• 2.1 工程概况21-24
• 2.1.1 周边环境21-22
• 2.1.2 工程地质条件22-23
• 2.1.3 地下水23
• 2.1.4 气候气象23-24
• 2.1.5 土层性质参数24
• 2.2 支护结构类型选择24-27
• 2.2.1 基坑支护方案选择的原则24-25
• 2.2.2 支护方案初选25
• 2.2.3 支护方案细选25-26
• 2.2.4 方案设计26-27
• 2.3 本章小结27-29
• 3 排桩内支撑支护体系稳定性计算29-41
• 3.1 参数选取29-30
• 3.2 外荷载计算30-33
• 3.3 排桩嵌固深度计算33-34
• 3.4 内力计算34-35
• 3.5 排桩配筋计算35-36
• 3.6 稳定性验算36-40
• 3.6.1 坑底抗隆起计算36-37
• 3.6.2 墙底抗隆起计算37-38
• 3.6.3 抗倾覆计算38-39
• 3.6.4 整体稳定计算39-40
• 3.7 本章小结40-41
• 4 国新购物城基坑支护与开挖数值模拟41-63
• 4.1 数值分析方法41-42
• 4.2 土体本构模型选择42-43
• 4.3 基于ABAQUS的基坑开挖数值模拟43-48
• 4.3.1 模型建立44-45
• 4.3.2 参数设置45-47
• 4.3.3 模型荷载及边界条件47-48
• 4.4 模拟结果与分析48-57
• 4.4.1 地应力平衡48
• 4.4.2 开挖过程土体位移分析48-53
• 4.4.3 围护桩位移分析53-54
• 4.4.4 基坑内土体隆起分析54-56
• 4.4.5 水平支撑轴力分析56-57
• 4.5 模拟结果的设计优化57-59
• 4.5.1 对排桩设计的优化57-58
• 4.5.2 对内支撑设计的优化58-59
• 4.5.3 对周边沉降监测布置的优化59
• 4.6 本章小结59-63
• 5 结论与展望63-65
• 5.1 结论63-64
• 5.2 展望64-65
• 致谢65-67
• 参考文献67-69

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本文编号：271156