基于影像源法的基坑开挖对邻近单桩影响简化分析

发布时间：2018-07-25 19:33

【摘要】：邻近建筑物进行基坑开挖会使桩基产生附加变形和内力,降低其承载能力,如果桩基变形过大会威胁到上部结构的安全。针对该领域目前存在的三维有限元数值模拟法建模复杂且计算耗时的现状,同时为了充分利用基坑围护位移较易通过现场监测技术获取的优势,提出了基于影像源法的基坑开挖引起邻近单桩变形影响的两阶段简化分析方法。同时,引入了Kerr地基模型,并针对Winkler地基模型进行改进,弥补了Winkler地基不能考虑土体连续性的缺陷。在第1阶段基于影像源法,由基坑围护变形计算基坑开挖引起的土体水平自由场位移;第2阶段分别基于Winkler和Kerr地基模型,将土体自由场位移施加于桩基,建立桩基在被动位移扰动下的微分控制方程,得到基坑开挖对邻近桩基影响的简化解析解,包括基坑开挖引起桩基的水平位移、弯矩和剪力等。将计算结果与既有理论结果、监测数据以及三维有限元数值模拟结果进行对比,取得了较好的一致性,其中基于Kerr地基模型的简化解比基于Winkler地基模型的简化解更为精确。该简化方法可为有效分析基坑开挖对邻近桩基的变形影响提供一定理论依据。
[Abstract]:The excavation of foundation pit in adjacent buildings will cause additional deformation and internal force of pile foundation and reduce its bearing capacity. If the deformation of pile foundation is excessive the safety of superstructure will be threatened. In view of the present situation of complex modeling and time-consuming calculation of 3D finite element numerical simulation method in this field, in order to make full use of the advantages that the displacement of foundation pit enclosure can be easily obtained by field monitoring technology, A two-stage simplified analysis method based on image source method is proposed to analyze the deformation of adjacent single pile caused by excavation of foundation pit. At the same time, the Kerr foundation model is introduced, and the Winkler foundation model is improved to make up the defect that the Winkler foundation can not consider the continuity of soil. In the first stage, based on image source method, the displacement of horizontal free field caused by foundation pit excavation is calculated by the deformation of foundation pit, and in the second stage, the displacement of soil free field is applied to pile foundation based on Winkler and Kerr models, respectively. The differential governing equation of pile foundation under the disturbance of passive displacement is established, and the simplified analytical solution of the influence of excavation on adjacent pile foundation is obtained, including the horizontal displacement, bending moment and shear force of pile foundation caused by excavation of foundation pit. The calculated results are compared with the existing theoretical results, monitoring data and 3D finite element numerical simulation results. The simplified solution based on Kerr foundation model is more accurate than that based on Winkler foundation model. The simplified method can provide a theoretical basis for the effective analysis of the influence of excavation on the deformation of adjacent piles.
【作者单位】： 上海理工大学环境与建筑学院;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室;深圳中铁二局工程有限公司;
【基金】：国家自然科学基金项目(No.51008188) 上海自然科学基金项目(No.15ZR1429400) 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室基金项目(No.SKLGP2015K015)~~
【分类号】：TU753

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