地下连续墙在圆形地下粮仓基坑工程中的应用研究

发布时间：2017-06-23 08:08

  本文关键词：地下连续墙在圆形地下粮仓基坑工程中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国是产粮大国,如何保障中国的粮食安全是极为重要的问题,其中粮仓建设是保障粮食安全的重要一环,地下粮仓具有绿色节能环保等特点,因此具有良好的发展前景。本选题来源于国家科技部粮食公益项目“生态储粮新仓型及技术体系开发”(201413007),主要研究的是地下连续墙支护在地下粮仓基坑工程中的应用,本文以某地下粮仓建设工程为例,根据相关规范,运用理论分析、力学计算及数值模拟分析等手段对地下连续墙支护方式在圆形深基坑中的应用进行了研究。本文的主要研究内容及结论如下:(1)在相关规范的基础上,通过对各种支护方法的对比研究,最终确定的本工程设计方案是:逆作法+地下连续墙支护+内衬墙。(2)通过考虑拱效应的平面弹性地基梁法,以理正深基坑软件为计算平台,对该设计方案进行计算,得出的地下连续墙结构计算结果是:位移最大值在地下连续墙中部,其值为4.7mm;剪力最大值在地下连续墙中部,其值为129.36kN;弯矩最大值为-279.25kN*m,最大值亦位于地下连续墙中部。(3)运用ABAQUS软件对该基坑工程整体进行数值模拟运算,得出的计算结果是:基坑坑底最大竖直位移量为23.4mm,最小竖直位移量为7.1mm;地表沉降最大值为11.34mm位于距离基坑坑边5m的地表处,后随着远离基坑的方向逐渐减小,直至趋于零为止;基坑开挖结束后,土体应力由于自身重力产生的应力最大值为280.13MPa,而土体表面为应力最小值。而地下连续墙应力分布是墙趾处应力值最大,其应力值为838.72MPa;地下连续墙侧向位移最大值为6.23mm,顶部侧向位移较小,为2.27mm,侧向位移整体呈抛物线组合式。(4)经过对比,采用二维考虑拱效应的平面弹性地基梁法得出的计算结果与采用三维数值模拟分析的结果之间的差距在工程允许的范围内,而平面方法计算成本较低,因此在工程实践中采用考虑拱效应的平面弹性地基梁法可以满足要求。(5)由于在实际工程中大量的圆形基坑地下连续墙支护并不是绝对的圆形,往往是接近与圆形的正多边形,则考虑拱效应的平面弹性地基梁法在应用中就需要进行一定的修正,本文在对相关规律进行研究时发现:正多边形地下连续墙支护结构,其坑角处变形小于圆形地下连续墙支护结构,而边中部变形大于圆形地下连续墙支护结构,当边数较多时可以视为圆形基坑则不必再进行修正,而边数较少时则不宜再采用该方法。(6)在圆形基坑中采用地下连续墙支护“两墙合一”技术具有良好的工程经济性和安全性,值得推广应用。
【关键词】：基坑工程 地下连续墙支护 数值模拟 平面弹性地基梁法
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU753
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 前言13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 地下粮仓发展情况14
• 1.2.2 圆形深基坑的支护情况14-15
• 1.2.3 地下连续墙支护以及“两墙合一”技术的发展情况15-16
• 1.3 研究内容、技术路线及创新点16-19
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 技术路线17
• 1.3.3 论文的创新点17-19
• 2 某地下粮仓基坑工程简介19-24
• 2.1 工程概况19-20
• 2.2 工程特点20
• 2.3 工程水文地质条件20-23
• 2.3.1 工程地质情况20-22
• 2.3.2 水文地质条件22-23
• 2.4 地下粮仓底部几何参数折算23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 基坑工程支护方案比选24-30
• 3.1 总体方案选型24-25
• 3.2 支护结构的选型25-28
• 3.2.1 支护体系25-26
• 3.2.2 围护结构26-27
• 3.2.3 结构选型27-28
• 3.3 地下连续墙设计28-29
• 3.3.1 结构设计28-29
• 3.3.2 结合方式设计29
• 3.4 本章小结29-30
• 4 地下连续墙支护计算30-45
• 4.1 地下连续墙侧压力计算公式30-32
• 4.1.1 土压力的类型选择30
• 4.1.2 水土分算和水土合算方法的选择30-31
• 4.1.3 侧压力计算公式31-32
• 4.2 地下连续墙内力计算公式32-34
• 4.2.1 圆形基坑地下连续墙支护二维计算方法简介32-33
• 4.2.2 水平弹簧支座刚度的计算33
• 4.2.3 圆形地下连续墙以及内衬墙等效刚度的计算33-34
• 4.3 地下连续墙结构计算结果与分析34-37
• 4.3.1 理正深基坑软件简介34-35
• 4.3.2 等效支撑计算35-36
• 4.3.3 计算过程36-37
• 4.4 计算结果分析37-42
• 4.4.1 支护结构位移与内力变化情况38-41
• 4.4.2 基坑沉降计算结果分析41-42
• 4.5 基坑工程稳定性分析42-44
• 4.5.1 整体稳定性分析42-43
• 4.5.2 抗倾覆稳定性分析43
• 4.5.3 抗隆起稳定分析43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 5 基坑工程支护的三维数值模拟分析45-63
• 5.1 概述45-47
• 5.1.1 数值模拟方法分类45-46
• 5.1.2 ABAQUS在基坑工程中的应用简介46-47
• 5.2 基坑工程数值模拟模型的建立47-52
• 5.2.1 模型尺寸、参数及网格划分47-49
• 5.2.2 建立分析步49-50
• 5.2.3 边界条件50-51
• 5.2.4 地应力平衡51-52
• 5.3 基坑工程土体数值模拟结果分析52-59
• 5.3.1 开挖过程中基坑土体位移分析52-55
• 5.3.2 基坑底部竖直位移分析55-58
• 5.3.3 地表沉降变形分析58
• 5.3.4 基坑应力分析58-59
• 5.4 基坑工程地下连续墙数值模拟结果分析59-61
• 5.4.1 地下连续墙侧向位移59-60
• 5.4.2 地下连续墙应力分析60-61
• 5.5 数值模拟与理正深基坑软件计算结果对比61-62
• 5.6 本章小结62-63
• 6 圆形基坑地下连续墙支护结构平面弹性地基梁法优化与修正63-72
• 6.1 平面弹性地基梁法优化方法概述63
• 6.2 针对圆形基坑地下连续墙支护结构的平面弹性地基梁法的优化63-67
• 6.2.1 圆形基坑空间效应对地下连续墙支护结构的影响分析64-65
• 6.2.2 考虑拱效应的平面弹性地基梁法计算流程65
• 6.2.3 圆形基坑地下连续墙支护空间效应折算法65-67
• 6.3 考虑拱效应的平面弹性地基梁法的工程应用中的修正67-71
• 6.3.1 圆形与正多边形基坑地下连续墙支护结构对比分析67-69
• 6.3.2 考虑拱效应的平面弹性地基梁法在工程应用中的修正建议69-71
• 6.4 本章小结71-72
• 7 结论与展望72-74
• 7.1 结论72-73
• 7.2 展望73-74
• 参考文献74-77
• 附录A 理正深基坑软件在本工程中的应用说明77-85
• A.1 理正深基坑软件弹性法原理77-80
• A.1.1 概述77-78
• A.1.2 地基模型78-79
• A.1.3 计算原理79-80
• A.2 理正深基坑软件弹性法在本工程中的优化80-85
• A.2.1 概述80
• A.2.2 圆形基坑拱效应的简化折算公式推导80-83
• A.2.3 平面弹性地基梁优化法在理正深基坑软件中的实现83-85
• 附录B ABAQUS软件在本工程中的应用说明85-89
• B.1 ABAQUS软件在基坑开挖模拟中的使用技巧85-86
• B.1.1 地应力平衡方法85-86
• B.1.2 ABAQUS模拟基坑开挖支护的方法86
• B.2 ABAQUS软件在边坡稳定性分析中的应用86-89
• 致谢89-90
• 个人简历及硕士期间主要研究成果90

【参考文献】

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本文编号：474379