【摘要】：为了缓解沈阳市区的交通压力,方便市民出行,沈阳修建了南北快速干道工程,其中南段采用地下公路隧道。由于沈阳市地下公路隧道建在了既有公路的下方,施工场地受限制,周边环境复杂,这些都给隧道深基坑的开挖带来了困难与风险。为保证基坑开挖的安全与稳定,确保工程的顺利进行,需要对基坑所采用的钻孔灌注桩+钢支撑组成的支护体系进行监测。本文以沈阳市南北快速干线隧道17.8m深基坑工程为依托,采用现场埋设传感器元件的方法,在基坑土体开挖过程中对围护桩水平位移、围护桩钢筋内力、钢支撑轴力进行监测数据采集,以此来研究基坑围护结构的受力与变形情况,再用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,并将两者数据进行对比分析,希望能对类似基坑工程的安全施工和监测提供参考。主要研究成果如下:(1)围护桩体的最大水平位移(变形)与基坑的开挖深度密切相关,随基坑开挖深度的增大而发生非线性增大。在整个基坑土体开挖过程中,桩身形状由最初的前倾形曲线逐步向弓形曲线发展,最终在距基坑设计开挖总深度的2/3处达到14.30mm的最大值。(2)由纯弯构件假设理论,结合内力包络图与实测桩体水平位移量离散点,拟合得到桩体水平变形与深度之间的函数关系,并对桩体变形曲线进行二次求导,由桩体上任意点处的曲率可推算出整个桩体的弯矩值。(3)围护桩钢筋内力大小的变化受到钢支撑架设与拆除的影响,从每层土体开挖结束后到架设该层钢支撑时间段,钢筋计内力变化明显,为最不利时期。在整个施工监测过程中,桩体钢筋所受轴力均较小,仅为设计值的66.4%,表明围护桩配筋设计是安全可靠的,但偏于保守。(4)在基坑每层土体开挖完成后,应及时架设钢支撑,并施加合理的预应力,以改善围护墙体的受力条件,防止基坑失稳。本次监测的最大支撑轴力值为1150k N,占设计轴力值的63.9%,说明该基坑支护体系的设计偏于保守,可对钢支撑轴力的设计方案进行优化。(5)ABAQUS数值模拟结果与监测结果在数值上总体比较接近,且变化趋势一致,表明建立的模型合理、参数选取恰当,能够反映基坑开挖期间围护结构的受力与变形情况,可为类似工程分析提供借鉴。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U456.3
【参考文献】
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2691480
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