矩形工作坑可复用支护体系研究

发布时间：2017-08-19 15:14

  本文关键词：矩形工作坑可复用支护体系研究

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【摘要】：当前矩形工作坑的开挖及支护方式存在施工周期长、工艺复杂、成本高、对周围环境影响大、支护材料回收率低等缺点。本文通过结构设计、强度校核、数值分析、编制软件等手段,设计了一套基于传力装置、立柱、支撑板材、连接螺栓等结构单元通过现场拼接的手段而成的支护体系。该套支护体系主要适用于截面尺寸为5m×5m,深度不超过5m的小型工作坑,在满足基本的强度、刚度、稳定性的基础上,还具有施工方便快捷、周期短、经济、环保、先进等优点。此外,还针对该套支护体系编制了相应的设计软件,力求信息化施工。从而为抢险等紧急工程赢取时间,为城市当前及后续建设提供可靠保证。其中主要工作如下:首先,矩形工作坑可复用支护体系的材料统一选择为Q235钢结构单元,竖向立柱可以通过传力装置、气锤或是小型钻机成孔的方式埋设到预计深度,整体结构由数层支撑板材拼接成的矩形截面通过连接螺栓逐层固定于立柱上而形成。详细阐述了支护体系的结构型式、工作原理、拼装工艺和设计理论,并针对土压力逐层增大的情况,采用分层计算的方式,合理优化了支撑板材的厚度,然后结合工程实例,叙述了设计流程,根据实际设计值验证了立柱刚度选择和尺寸设计的可行性及支撑板材尺寸设计的合理性。其次,通过GTS NX数值模拟技术建立了支护体系的三维模型,考虑了建模条件、单元选取形式、边界范围、施工工艺等因素,对支撑板材变形、立柱变形及工作坑的沉降和隆起等情况进行了分析,其中支撑板材的最大变形值、立柱的最大变形值、工作坑的沉降和隆起值均满足设计要求,并且最大变形值的位置与实际相一致,进一步验证了该套支护体系在工作坑应用中的实际可操作性和工程合理性。最后,编制了矩形工作坑可复用支护体系设计软件,详述了软件的设计流程,实现了智能化土层参数录入、土压力值计算和板材厚度的设计、立柱强度校核、螺栓强度校核、凸起内力分析、坑底稳定验算,通过工程实例进行了试算,并与手算结果进行了对比,进一步验证了软件的实际可操作性和结果准确性。
【关键词】：矩形工作坑 支护体系 立柱 支撑板材 GTS NX
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU753
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 研究目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 支护型式研究现状11-16
• 1.2.2 工作坑支护结构内力和变形研究现状16-19
• 1.3 急待解决的关键问题19-20
• 1.4 研究内容与科学问题20-24
• 1.4.1 研究内容20-22
• 1.4.2 拟解决的关键问题22-24
• 第2章 可复用支护体系整体结构设计24-44
• 2.1 概述24-26
• 2.2 结构尺寸设计26-29
• 2.2.1 立柱设计26-27
• 2.2.2 支撑板材设计27-28
• 2.2.3 螺栓设计28
• 2.2.4 传力装置设计28-29
• 2.3 侧向土压力分析29-30
• 2.4 结构计算理论分析30-38
• 2.4.1 支撑板材强度校核30-31
• 2.4.2 立柱强度校核31-34
• 2.4.3 螺栓强度校核34-35
• 2.4.4 支撑板材背部凸起内力分析35-38
• 2.5 坑底稳定性分析38-39
• 2.5.1 坑底抗隆起稳定验算38
• 2.5.2 坑底管涌安全验算38-39
• 2.5.3 抗承压水顶破粘性土覆盖层验算39
• 2.6 施工工艺39-41
• 2.7 拼装工艺41
• 2.8 拆除工艺41-42
• 2.9 安全施工措施42-43
• 2.10 本章小结43-44
• 第3章 支护体系实例分析44-59
• 3.1 工程概况44
• 3.2 侧向土压力计算44-45
• 3.3 立柱尺寸的确定45-47
• 3.4 支撑板材尺寸的确定47-48
• 3.5 螺栓强度校核48
• 3.6 支撑板材背部凸起内力分析48-49
• 3.7 数值分析技术49-57
• 3.7.1 数值分析方法49-50
• 3.7.2 土体本构模型50-51
• 3.7.3 数值模拟假设条件51-52
• 3.7.4 数值模拟分析52-57
• 3.8 本章小结57-59
• 第4章 支护体系程序设计59-68
• 4.1 概述59
• 4.2 软件设计流程59-63
• 4.2.1 参数录入59-61
• 4.2.2 土压力计算61
• 4.2.3 板材厚度设计61-62
• 4.2.4 立柱强度校核62
• 4.2.5 螺栓强度校核62
• 4.2.6 凸起内力分析62-63
• 4.2.7 坑底稳定验算63
• 4.3 软件开发63-65
• 4.3.1 软件开发环境63-64
• 4.3.2 用户界面设计64
• 4.3.3 软件功能模块设计64-65
• 4.4 软件的应用65
• 4.5 本章小结65-68
• 第5章 结论与建议68-70
• 5.1 结论68
• 5.2 建议68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-76
• 附录76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 王成华;刘庆晨;李波;;墙背粗糙的朗肯土压力理论研究[J];岩土工程学报;2008年S1期

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5 王元战,黄长虹;关于挡土墙主动土压力计算问题[J];港工技术;2003年02期

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本文编号：701425