有限土压力作用下的基坑悬臂桩支护结构性能分析

发布时间：2020-10-09 16:06

　　在实际的深基坑工程设计中,往往存在待开挖基坑的支撑结构与已有建筑地下结构之间距离较近的情况,此时支撑结构与临近的地下结构之间土体宽度较小,从而产生有限土压力。然而,经典的土压力理论是基于半无限土体的假定条件,对于有限宽度的土体,这种情况显然不适用。本文主要对上述情况中有限宽度土体的土压力进行了理论分析以及数值模拟,工作的主要内容和研究结果如下:1.基于极限平衡理论,不考虑地下室侧壁反作用力以及摩擦力的影响,对临近基坑的建筑物外墙距离拟开挖基坑支护结构净距b小于(?),且临近地下室结构高度(?)时的有限土体土压力,提出简化的计算方法。通过对比验证,证明该方法可用于简化计算有限土压力的大小。2.以实际工程数据为基础,分别采用摩尔-库伦本构模型和修正摩尔-库伦本构模型,对比分析两种模型计算结果之间差异。对于摩尔-库伦模型而言,修正摩尔-库伦模型可以模拟不受剪切破坏或压缩破坏影响的双硬化过程。结合实际工程监测数据提出修正摩尔-库伦模型下刚度E_s的修正倍数n的合理取值范围在0.8-1.0之间与实际情况较吻合。3.运用数值模拟方法,分析在基坑开挖过程中有限土体土压力分布与经典土压力理论的土压力分布情况。得出结论:相较于经典土压力的分布特征,有限土压力会在一定深度范围内产生较为明显折减,折减大小受多个因素影响。其中土体的内摩擦角对有限土体土压力的影响大于土体的粘聚力影响,有限土体的宽度是影响有限土压力大小的主要因素,且当有限土体宽度与基坑深度的比值大于或等于1.4时,基坑支护结构上所承受的土压力与无限土压力基本相同。4.通过建立有限元模型,分析均质土层时有限土体土压力作用下的排桩+土钉复合支护结构与未加入土钉的排桩之间受力的变化。当有限土体宽度与基坑开挖深度的比值从1.4变化到0.2时,排桩+土钉复合支护结构的整体稳定系数提高了约43.4%,桩顶最大水平位移降低了71.7%,排桩最大弯矩减少了约51.9%。可以得出结论,在有限土体宽度较小时,加入土钉的排桩能够明显的降低桩顶水平位移、减小排桩受力以及提高基坑的整体稳定性。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU473.1
【部分图文】：

平面示意图,土体,绪论,支护结构

第 1 章绪论第 1 章绪论选题背景及意义随着城市建设的迅速发展，城市建筑密度不断加大，地下空间被广泛提高一些大型建筑土地资源的利用率，迫使着建筑物之间的距离越来到高效利用土体的目的。这种情况下，待开挖基坑的支护结构与已完由于距离较近，导致支护结构外部土体宽度较小，这部分宽度局限的“有限土体”（图 1.1）。

主动土压力,强度分布

第 2 章土压力作用机理 ——墙背倾斜角，即墙背与垂线夹角（°）；以垂线为准，顺为负，逆时针为正； ——墙后填土表面倾斜角（°）； ——土对墙背摩擦角（°），大小由实验确定；aK ——主动土压力系数。沿墙高主动土压力强度是按直线分布的[51]，其强度分布图形是三角形，2.4 所示，图中主动土压力的作用点位于离墙底 h /3的地方。

计算图,库伦,被动土压力,计算图

第 2 章土压力作用机理2 21tan (45 )2 2Ea h 库伦被动土压力理论下式是库伦被动土压力的计算公式：2p12pE h K222cos ( )sin( )sin( )cos cos( ) 1cos( ) cos( )pK 式中： ——被动土压力系数。被动土压力的作用点位于离墙底h /3的地方，如下图 2.5 所示。

【参考文献】