深基坑旋喷锚桩支护数值模拟与设计参数优化分析

发布时间：2020-11-14 13:55

　　 旋喷锚桩支护技术是近年来发展起来的一种较新的锚固技术,相对于普通锚固技术,旋喷锚桩承载力高、单位长度锚固力大、施工过程中质量更容易保证,能够很好的解决软土地区因压缩性大、渗透性小、抗剪强度低和流变性等特性造成的基坑支护问题。但由于旋喷锚杆大多还是采用普通锚杆的设计方法,且在设计过程中,为了结构的安全,都偏向于保守设计,造成了材料的浪费,因此在实际设计过程中存在诸多参数优化选择问题。本文主要工作如下:(1)通过查阅大量文献和规范,对旋喷锚杆的施工工艺、施工时的技术控制要点以及旋喷锚杆的设计计算方法进行了详细的总结与分析。(2)对等截面和变截面条件下旋喷锚杆的荷载传递规律进行了理论分析,并根据得到的理论公式,通过解析法对影响旋喷锚杆锚固性状的因数进行了分析。(3)结合具体基坑工程实例,运用ABAQUS软件进行建模,模拟基坑开挖与支护过程。将监测结果与模拟结果对比分析,从而论证ABAQUS软件建模的合理性。在此基础上,从数值模拟入手,研究了不同锚杆参数对支护效果的影响。(4)根据数值模拟得到的结果,建立了多指标的正交试验模型,并进行了正交试验数值模拟计算,通过极差分析法找出了影响旋喷锚杆支护效果的关键参数,并得出了最优的参数组合方案。(5)根据上述研究成果,提出了旋喷锚桩支护结构设计改进和优化思路。
【学位单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU473.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题的背景及其必要性
    1.2 基坑工程的发展现状
    1.3 旋喷锚杆的国内外研究现状
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 旋喷锚杆施工工艺与设计
    2.1 概述
    2.2 旋喷锚杆的施工工艺及技术要求
        2.2.1 旋喷锚杆施工技术要求
        2.2.2 旋喷锚杆的施工工艺
    2.3 旋喷锚杆的设计计算
        2.3.1 旋喷锚杆轴向拉力的计算
        2.3.2 旋喷锚杆钢筋截面设计
        2.3.3 旋喷锚杆自由段的计算
        2.3.4 旋喷锚杆锚固段的计算
        2.3.5 旋喷锚杆水平刚度系数的计算
    2.4 本章小结
第3章 旋喷锚杆荷载传递机理分析
    3.1 概述
    3.2 旋喷锚杆的组成
    3.3 锚固系统破坏形式
    3.4 本文所采用的剪切—滑移模型
    3.5 旋喷锚杆荷载传递机理
        3.5.1 等截面旋喷锚杆荷载传递机理
        3.5.2 变截面旋喷锚杆荷载传递机理
    3.6 旋喷锚杆锚固效果影响因素分析
        3.6.1 锚固段长度对锚固效果的影响
        3.6.2 锚杆预应力对锚固效果的影响
        3.6.3 界面抗剪刚度系数对锚固效果的影响
        3.6.4 锚固体直径对锚固效果的影响
    3.7 本章小结
第4章 基坑工程实例
    4.1 工程概况
        4.1.1 基坑周边环境
        4.1.2 场地工程地质与水文地质条件
    4.2 基坑支护设计方案
        4.2.1 支护结构设计要求
        4.2.2 支护结构设计
    4.3 基坑止水、降水设计
    4.4 土方开挖
    4.5 基坑监测内容及监测结果分析
        4.5.1 监测内容
        4.5.2 基坑坡顶水平位移监测结果分析
        4.5.3 旋喷锚杆抗拔承载力试验
    4.6 本章小结
第5章 数值模拟分析
    5.1 概述
    5.2 有限元数值模拟分析
        5.2.1 ABAQUS有限元简介
        5.2.2 有限元分析的基本假定
        5.2.3 计算尺寸及边界条件的选用
        5.2.4 材料参数及本构关系
        5.2.5 创建模型
        5.2.6 基坑开挖有限元模拟
    5.3 监测与模拟结果对比分析
    5.4 旋喷锚杆轴力分析
    5.5 旋喷锚杆设计参数对支护效果的影响分析
        5.5.1 锚杆长度对支护效果的影响
        5.5.2 钢绞线直径对支护效果的影响
        5.5.3 预应力对支护效果的影响
        5.5.4 锚杆倾角对支护效果的影响
    5.6 本章小结
第6章 旋喷锚杆设计参数优化分析
    6.1 概述
    6.2 正交试验设计法
        6.2.1 正交试验法的基本原理
        6.2.2 正交试验法的优越性
        6.2.3 正交试验法的基本步骤
    6.3 工程实例旋喷锚杆优化设计
        6.3.1 优化设计的方法及内容
        6.3.2 确定正交表
        6.3.3 试验结果极差分析
        6.3.4 优化方案的选取与验证
    6.4 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
致谢
参考文献
作者简介

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本文编号：2883548