地铁深基坑开挖围护结构变形监测与数值模拟研究

发布时间：2017-06-20 20:01

  本文关键词：地铁深基坑开挖围护结构变形监测与数值模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：深基坑围护结构设计及其变形规律的研究是地铁车站建设中热点和难点问题之一,开展地铁车站深基坑变形规律研究具有重要的工程应用价值。而地铁车站通常修建于交通繁忙、建筑物密集、地下管线复杂的城市繁华地区和交通地段。如何有效控制基坑变形使基坑工程既安全又经济,是人们一直探索的课题。论文在分析研究基坑开挖稳定性分析理论的基础上,以沈阳某地铁深基坑工程为背景,并结合使用FLAC 3D有限差分软件对实际工程在分步开挖过程中的围护结构的水平位移、钢支撑轴力及桩顶水平位移进行了分析,同时将理正深基坑F-SPW软件和FLAC 3D软件计算的结果进行了比较,并结合地铁车站深基坑实际监测数据的分析,着重探讨了基坑在开挖阶段围护结构变形、钢支撑轴力变化的分析研究。首先对工程各个监测数据进行整理并总结出深基坑施工时围护结构水平位移的变化规律及钢支撑轴力变化特性。然后分析了在开挖阶段时,各项监测指标出现最大值的位置,并对基坑开挖阶段稳定性进行分析。经分析,围护桩身水平位移、钢支撑轴力和桩顶水平位移承载力均满足规范要求,基坑处于安全状态。通过FLAC 3D数值模拟分析表明,围护桩变形最大的位置位于基坑开挖部分的中下部,当基坑开挖深度较小尚未设置预应力钢支撑时,围护桩桩身水平变形同悬臂桩围护时的变形类似,最大水平位移发生在桩顶。通过采用理正深基坑F-SPW计算软件对深基坑车站的围护结构进行稳定性分析计算,结果都符合规范要求,把所得结果与数值模拟的结果进行比较分析,两种计算结果吻合良好,与实际工程监测结果对比发现,其围护桩的位移模拟值大于实测值,其它模拟数据与实测数据基本吻合。桩体及围护结构位移情况良好,结构设计合理且排桩围护结构可以较好的满足地铁深基坑工程中安全、合理的要求。
【关键词】：地铁车站 围护结构 FLAC3D 数值模拟
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU753
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 深基坑工程研究现状10-11
• 1.2.2 深基坑工程变形的研究现状11-12
• 1.2.3 深基坑变形监测研究现状12-13
• 1.2.4 经验理论法研究现状13-14
• 1.2.5 有限单元法研究现状14
• 1.3 本文研究的内容14-16
• 2.深基坑变形监测及数据分析16-27
• 2.1 工程概况16
• 2.2 场地工程地质条件16-18
• 2.2.1 地质条件16-17
• 2.2.2 水文地质条件17
• 2.2.3 物理力学参数17-18
• 2.3 工程围护方案18
• 2.4 现场监测方案18-22
• 2.4.1 监测目的和意义18
• 2.4.2 监测依据18-19
• 2.4.3 监测方案19-21
• 2.4.4 监测频率及控制标准21-22
• 2.5 围护结构的监测数据分析22-26
• 2.5.1 围护桩桩身水平位移变化规律22-23
• 2.5.2 桩顶水平位移23-24
• 2.5.3 地表沉降位移24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 3.深基坑围护结构设计计算27-36
• 3.1 理正深基坑软件介绍27-28
• 3.2 围护结构设计要求内容28-33
• 3.3 基坑稳定性计算33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4.深基坑变形数值模拟36-56
• 4.1 有限差分法及FLAC简介36-39
• 4.1.1 有限差分法36-37
• 4.1.2 FLAC 3D软件简介37-39
• 4.2 FLAC 3D数值模拟分析39-42
• 4.2.1 选取计算模型及参数39-40
• 4.2.2 围护桩体的模拟40-41
• 4.2.3 钢支撑的模拟41-42
• 4.2.4 边界条件42
• 4.3 模型计算分析42-44
• 4.3.1 整体模型的建立42-43
• 4.3.2 计算工况43-44
• 4.4 计算结果分析44-55
• 4.4.1 围护结构应力分析44-47
• 4.4.2 钢支撑轴力分析47-50
• 4.4.3 围护桩桩身位移分析50-54
• 4.4.4 围护桩桩顶水平位移分析54-55
• 4.5 三维数值模拟结果与理正软件计算结果比较55
• 4.6 本章小结55-56
• 5.结论及展望56-58
• 5.1 结论56
• 5.2 展望56-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况61-62
• 致谢62-63
• 作者简介63-64

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