深基坑桩锚支护结构变形与稳定性分析及软件开发
发布时间：2021-06-05 21:59
深基坑桩锚支护结构作为基坑工程中的一种支护形式,因受力合理、稳定性好且造价低,在工程中得到广泛应用。基坑稳定性的计算方法通常有两种:极限平衡法和强度折减法。桩身侧移的计算方法通常也有两种:p-y曲线法和有限元法。在深基坑桩锚支护结构的设计过程中,变形和稳定性往往分开考虑。本文在现有的变形及稳定性的计算理论基础上,从理论上建立了变形和稳定性的关系,并完成了以下工作:（1）本文结合限元法和极限平衡法的计算理论搜索最危险滑裂面,并根据滑裂面及平面应变下黄土的非线性应力应变关系建立了基坑整体滑动变形和总抗滑矩之间的非线性关系。在计算因整体滑动变形产生土抗力的过程中,本文引入了弹性力学中的极坐标几何方程、应变圆及大主应变与小主应变的关系建立了整体滑动变形和剪切带土体主应变的关系。同时,本文引入了附加应力法考虑因基坑开挖及锚索锚索拉力变化对剪切带土体小主应力产生的影响。最后,本文根据应力圆分析了因整体滑动产生的沿滑裂面的土体抗力,并建立了整体滑动变形和总抗滑矩的关系。本文还根据整体变形和总抗滑矩之间关系分析基坑整体稳定性和整体变形之间的关系,并结合滑裂面及地面荷载计算出总滑动矩引起的整体变形。分析...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基坑开挖
硕士学位论文15xypn@xxyyxyxy图2.5各变量在图中的相对位置关系()()(()())()max,,tan(())c,,sxyspxyyysFxysxys+==（2.9）()()()()()(),,,,,cos2,sin222xyxyxxyxyxyxypxyxy+=+（2.10）()()()(),,,sin2,cos22xyxxyxyxyxy=+（2.11）式中：为滑裂面圆心和滑裂面上点的连线方向和水平方向的夹角。ds为沿滑裂面的计算步长值。c(y)和(y)为对应位置处土体的粘聚力和摩擦角。(,)xxy、(,)yxy、(,)xxy分别为根据有限元应力场计算出的对应位置土体在x方向的正应力、y方向的正应力及垂直于x方向的剪应力，通过该点在单元体内的相对位置及该点所处的单元体的四个角点的应力值代入线性插值公式可以求解。线性插值的局部坐标系如图2.6所示，计算公式如下：图2.6四节点单元体局部坐标图示()11223344ux,y=Nu+Nu+Nu+Nu（2.12）()11223344vx,y=Nv+Nv+Nv+Nv（2.13）式中：Ni为插值函数，表示方法如下：()()()001111,2,3,44iN=++i=（2.14）
深基坑桩锚支护结构变形与稳定性分析及软件开发36于土弹簧刚度系数取值的合理性。本文根据整体滑动变形量计算桩底侧移及转角。滑动体转角的计算过程可分为以下三步：○1确定最危险滑地面；○2根据滑裂面及作用在地面上的荷载计算总滑动矩MT；○3应用总抗滑矩和整体转角之间的非线性关系计算平衡时滑动体整体转动的角度。由于土体对支护桩嵌固端的约束作用，支护桩嵌固端的弯矩较小，因弯矩产生的变形较小，所以可以近似认为支护桩的嵌固端随土体发生整体转动。应用理论力学中瞬心的求解方法，将支护桩嵌固端的的有限元位移场导出，并将支护桩嵌固端上的节点两两组合计算瞬心（计算图示如图3.4所示），可以得到一系列瞬心（如图2.4所示）。根据这些瞬心的分布可以确定滑裂面圆心的搜索范围。图3.4瞬心计算图示当确定了滑裂面圆心的搜索范围后，需要在搜索范围中确定最危险滑裂面对应的圆心。将搜索范围内所有的圆心对应的滑裂面代入式（2.9）~（2.11）中计算安全系数，将安全系数最小的滑裂面作为最危险滑裂面。在计算对应滑裂面的安全系数时，需要对滑裂面进行离散化处理（如图3.5所示）。Os基坑底面地面图3.5滑裂面的离散化处理在确定了最危险滑裂面并代入式（2.94）~（2.95）及（2.100）中计算总滑动矩后，需要计算土体和支护结构达到平衡时滑动体发生的整体滑动变形量。由于
【参考文献】：
期刊论文
[1]平面应变加、卸荷条件下考虑初始应力的原状黄土强度与变形特性试验研究[J]. 张玉,邵生俊,刘瑾,丁潇,佘芳涛,梁昕宇. 土木工程学报. 2019(05)
[2]地下水渗流对悬挂式止水帷幕基坑变形影响[J]. 何绍衡,夏唐代,李连祥,于丙琪,刘泽勇. 浙江大学学报(工学版). 2019(04)
[3]疏排桩-土钉墙组合支护基坑土拱效应模型试验[J]. 古海东,罗春红. 吉林大学学报(工学版). 2018(06)
[4]改进的基于p-y曲线的基坑围护结构计算方法[J]. 刘成禹,郑智享. 岩土力学. 2018(S1)
[5]考虑附加应力作用的桩锚支护结构稳定性与位移关系研究[J]. 周勇,令永强,杨校辉. 岩土力学. 2018(08)
[6]排桩支护体系的三维土拱效应及桩间距研究[J]. 王洪木,陈金锋. 地下空间与工程学报. 2017(04)
[7]非对称开挖基坑支撑式围护结构解析解[J]. 徐长节,殷铭,胡文韬. 岩土力学. 2017(08)
[8]复合土钉支护转角有利影响范围[J]. 张宗领,王士革,刘林超. 土木建筑与环境工程. 2017(03)
[9]排桩与土钉墙联合支护基坑变形数值模拟[J]. 俞海波,王红雨,王卫东,刘亚琴. 长江科学院院报. 2017(03)
[10]基坑悬臂支护桩的双参数有限差分算法研究[J]. 陈林靖,王志刚,戴自航. 工程地质学报. 2016(06)
本文编号：3212996
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基坑开挖
硕士学位论文15xypn@xxyyxyxy图2.5各变量在图中的相对位置关系()()(()())()max,,tan(())c,,sxyspxyyysFxysxys+==（2.9）()()()()()(),,,,,cos2,sin222xyxyxxyxyxyxypxyxy+=+（2.10）()()()(),,,sin2,cos22xyxxyxyxyxy=+（2.11）式中：为滑裂面圆心和滑裂面上点的连线方向和水平方向的夹角。ds为沿滑裂面的计算步长值。c(y)和(y)为对应位置处土体的粘聚力和摩擦角。(,)xxy、(,)yxy、(,)xxy分别为根据有限元应力场计算出的对应位置土体在x方向的正应力、y方向的正应力及垂直于x方向的剪应力，通过该点在单元体内的相对位置及该点所处的单元体的四个角点的应力值代入线性插值公式可以求解。线性插值的局部坐标系如图2.6所示，计算公式如下：图2.6四节点单元体局部坐标图示()11223344ux,y=Nu+Nu+Nu+Nu（2.12）()11223344vx,y=Nv+Nv+Nv+Nv（2.13）式中：Ni为插值函数，表示方法如下：()()()001111,2,3,44iN=++i=（2.14）
深基坑桩锚支护结构变形与稳定性分析及软件开发36于土弹簧刚度系数取值的合理性。本文根据整体滑动变形量计算桩底侧移及转角。滑动体转角的计算过程可分为以下三步：○1确定最危险滑地面；○2根据滑裂面及作用在地面上的荷载计算总滑动矩MT；○3应用总抗滑矩和整体转角之间的非线性关系计算平衡时滑动体整体转动的角度。由于土体对支护桩嵌固端的约束作用，支护桩嵌固端的弯矩较小，因弯矩产生的变形较小，所以可以近似认为支护桩的嵌固端随土体发生整体转动。应用理论力学中瞬心的求解方法，将支护桩嵌固端的的有限元位移场导出，并将支护桩嵌固端上的节点两两组合计算瞬心（计算图示如图3.4所示），可以得到一系列瞬心（如图2.4所示）。根据这些瞬心的分布可以确定滑裂面圆心的搜索范围。图3.4瞬心计算图示当确定了滑裂面圆心的搜索范围后，需要在搜索范围中确定最危险滑裂面对应的圆心。将搜索范围内所有的圆心对应的滑裂面代入式（2.9）~（2.11）中计算安全系数，将安全系数最小的滑裂面作为最危险滑裂面。在计算对应滑裂面的安全系数时，需要对滑裂面进行离散化处理（如图3.5所示）。Os基坑底面地面图3.5滑裂面的离散化处理在确定了最危险滑裂面并代入式（2.94）~（2.95）及（2.100）中计算总滑动矩后，需要计算土体和支护结构达到平衡时滑动体发生的整体滑动变形量。由于
【参考文献】：
期刊论文
[1]平面应变加、卸荷条件下考虑初始应力的原状黄土强度与变形特性试验研究[J]. 张玉,邵生俊,刘瑾,丁潇,佘芳涛,梁昕宇. 土木工程学报. 2019(05)
[2]地下水渗流对悬挂式止水帷幕基坑变形影响[J]. 何绍衡,夏唐代,李连祥,于丙琪,刘泽勇. 浙江大学学报(工学版). 2019(04)
[3]疏排桩-土钉墙组合支护基坑土拱效应模型试验[J]. 古海东,罗春红. 吉林大学学报(工学版). 2018(06)
[4]改进的基于p-y曲线的基坑围护结构计算方法[J]. 刘成禹,郑智享. 岩土力学. 2018(S1)
[5]考虑附加应力作用的桩锚支护结构稳定性与位移关系研究[J]. 周勇,令永强,杨校辉. 岩土力学. 2018(08)
[6]排桩支护体系的三维土拱效应及桩间距研究[J]. 王洪木,陈金锋. 地下空间与工程学报. 2017(04)
[7]非对称开挖基坑支撑式围护结构解析解[J]. 徐长节,殷铭,胡文韬. 岩土力学. 2017(08)
[8]复合土钉支护转角有利影响范围[J]. 张宗领,王士革,刘林超. 土木建筑与环境工程. 2017(03)
[9]排桩与土钉墙联合支护基坑变形数值模拟[J]. 俞海波,王红雨,王卫东,刘亚琴. 长江科学院院报. 2017(03)
[10]基坑悬臂支护桩的双参数有限差分算法研究[J]. 陈林靖,王志刚,戴自航. 工程地质学报. 2016(06)
本文编号：3212996
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