导向钢管锁定预应力锚杆支护结构的设计方法研究

发布时间：2020-07-27 10:24

【摘要】：随着国家经济的持续发展,我国的城市化进程不断加快,各类城市高层建筑和城市地下工程不断涌现,由此产生了大量的深基坑工程。随着基坑开挖规模和开挖深度的增大,基坑施工难度也随之加大,尤其是存在湿陷性黄土或软土等土体含水量较高、物理力学性质差的地区,这就对深基坑施工过程中的锚固技术有了更高的要求。而预应力锚杆柔性支护结构因其良好的受力和变形特性,目前在深基坑工程领域中已得到广泛的应用,但是,由于普通的预应力锚杆在施工时必须预先成孔,在软土中经常存在不易成孔、塌孔的问题;而且对于锚固深度较大、长度较长的锚杆来说还存在孔道位置不易控制、锚杆插孔困难等问题,不足以处理一些环境条件较为复杂的工况。本文在深入了解现有预应力锚杆柔性支护结构特点的基础上,提出一种导向钢管锁定预应力锚杆支护结构,并结合理论与数值的方法对其设计方法和稳定性进行研究,得出的主要结论如下:(1)在现有预应力锚杆柔性支护结构的基础上,以避免锚杆成孔工序为出发点,提出一种无需预先成孔、施工简便、受力较好的新型导向钢管锁定预应力锚杆支护结构,对其结构形式和施工流程作了详细介绍,并将结构的工作机理分为导向原理,注浆原理和传力原理三部分。(2)选择经验土压力分布模式对基坑侧壁土压力进行计算;然后将槽钢梁网架拆分为横梁和立柱并对其进行分别计算;最后进行导向钢管锁定预应力锚杆的长度、横截面积等进行设计,最终给出导向钢管锁定预应力锚杆支护结构的设计方法,并给出了设计算例。(3)首先对基坑失稳模式进行了归类,并对其发生的原因进行了探讨;然后利用圆弧滑动法,建立导向钢管锁定预应力锚杆支护基坑的稳定性计算模型,给出最危险滑移面的确定方法,并结合算例,利用MATLAB编程寻找最危险滑移面,从而对导向钢管锁定预应力锚杆支护下基坑的稳定性进行评判。(4)建立导向钢管锁定预应力锚杆支护基坑的有限元计算模型,利用Abaqus有限元软件对该模型进行计算,通过有限元模拟结果分析基坑侧壁的变形和锚杆轴力的分布规律,发现结构支护基坑的确能够达到良好的稳定性效果。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU476
【图文】：

预应力锚杆,支护结构,框架

改革开放以来，国民经济进入快速发展时期，国内的基础设施建设也迎来了新的发展阶段。随着西部大开发战略以及振兴东北老工业基地战略的不断推进以及“一带一路”倡议的落实，经济的发展对基础设施建设提出了更高的要求。不仅如此，经济的快速发展加速了我国城镇化的进程，越来越多的人口、公共设施等不断向城市聚集。基础设施建设标准的不断提高，城镇化进程的不断加快，引起了城市高层建筑、输油输气管线、地铁车站等大型建筑物的与日俱增，最终产生了大量的基坑工程。在基坑工程大量增加的同时，为了保障大型建筑物的安全性，大型建筑物的基础会埋置的更深，基坑开挖的深度和面积也越来越大，例如位于上海的经贸大厦，其基坑开挖至 32m 深，北京的京城大厦基坑开挖深度达到 23.5m[1-3]。可见，在经济快速发展的趋势下，基坑工程的规模势必会越来越大，因而对基坑支护结构的要求就会越来越高。再加上基坑周边环境的日益复杂化，特别是基坑周边存在对变形要求很高的建筑物和管线结构，该情况下对基坑变形的控制尤为重要，因而对基坑支护结构的要求越来越严苛。

桩锚,支护结构

支护结构,围护结构,柱状加固体,基坑

坑工程施工中科学地利用土地自身控制地层位移的潜力，以解形问题。坑支护结构类型坑工程的成败，关键在于支护设计方案是否合理，而要选择合理首先对各种结构有一个全面的了解。1）重力式支护结构力式支护结构是由重力式挡土墙发展而来的一种基坑支护形式，力来保证结构在基坑侧壁压力作用下的稳定性[12]。目前，在基重力式支护结构多为水泥土重力式围挡结构，如图 1.3 所示。在围护结构时，应当先施工围护结构，然后才能进行基坑开挖施工力式围护结构施工时，通常利用特殊的深层搅拌机械，将土与水接强行搅拌，或者采用高压喷射注浆，经过土体与注射浆体产生形成具有一定强度、整体性和水稳性的柱状加固体，然后通过连体搭接成墙，以此来保证基坑的稳定性。

【参考文献】