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基坑开挖对邻近砌体结构影响的三维有限元分析

作　者: 王伟
导　师: 郑刚
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 砌体结构基坑有限元
分类号: TU47
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 3次
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内容摘要

随着经济的发展，城市化进程的加快，城市用地的日趋紧张，城市地下空间的利用正逐渐快。对于位于市区的基坑工程，由于其周边建筑密集，道路管线密布，故要严格控制施工过程基坑围护结构的变形。如果基坑工程施工中对周边建筑物造成损伤、破坏，不仅会造成重大的经济损失，还会造成严重的社会影响。因此，为了保证城市中心基坑工程的顺利进行，必须针对基坑开挖对周边环境的影响这一问题进行研究，其中针对基坑周边建筑的研究成了重中之重。本文主要采用三维有限元法建立基坑-砌体结构三维模型进行精细化分析，建立线弹性和弹塑性两种模型进行分析比较。通过改变基坑的开挖深度和围护结构的变形模式来研究建筑物的响应。其结论主要有以下几点：（1）围护结构在复合、内凸、踢脚式变形时，在最大侧移相同，建筑距基坑2m时，其倾角、拉应变、挠度、沉降等都随着开挖深度的增加而变大，内凸变形形式下建筑墙体的拉应变最大，复合式变形形式下最小，说明在开挖相同深度，最大侧移相同的情况下，内凸式变形危害最大，踢脚次之，复合式变形危害最小。（2）对比弹性模型和弹塑性模型发现，对于墙体的沉降、倾角两种模型相近；弹性模型墙体的主拉应变主要分布在建筑两侧门窗空口的上部，而弹塑性模型建筑墙体主拉应变处分布在两侧门窗洞口上部外，在两侧墙体与基础接触部分也有很大的应变；对于墙体的主拉应变、墙体的挠曲变形弹性模型比弹塑性模型小的多，综合考虑弹塑性模型更符合实际些。（3）对比三种变形形式发现，在最大侧移相同，建筑距基坑2m时，对于复合、内凸、踢脚变形形式下建筑物的主拉应变和挠度很大，故开挖时要注意应变监测。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-8
第一章绪论  8-32
  1.1 前言  8-9
  1.2 基坑围护结构侧移  9-14
    1.2.1 围护结构的水平位移  10-14
    1.2.2 围护结构的竖向位移  14
  1.3 坑外土体位移  14-20
    1.3.1 基坑外地表沉降  15-17
    1.3.2 坑外地表沉降影响范围  17
    1.3.3 坑外地表最大沉降发生位置  17-18
    1.3.4 坑外地表及深层土体的水平位移  18-20
  1.4 基坑周边建筑物变形机理  20-30
    1.4.1 建筑参数变形定义  21-22
    1.4.2 建筑物开裂标准  22-23
    1.4.3 建筑物破坏等级评定  23-24
    1.4.4 建筑物容许变形  24-29
    1.4.5 建筑物变形评估流程  29-30
  1.5 本文主要内容  30-32
第二章有限元模型  32-42
  2.1 有限元软件的介绍  32-37
    2.1.1 PLAXIS 3D 2011 简介  32-33
    2.1.2 土体硬化模型（HS）简介  33-34
    2.1.3 小应变土体硬化模型（HSS）简介  34-37
  2.2 三维有限元模型的建立  37-40
    2.2.1 基坑模型的建立  37-38
    2.2.2 建筑模型  38-40
  2.3 建筑物变形形式  40-41
  2.4 小结  41-42
第三章不同深度的基坑开挖对砌体结构的影响  42-61
  3.1 引言  42-43
  3.2 自重作用下建筑的变形  43-45
  3.3 复合变形形式下建筑物随基坑开挖深度变化  45-49
    3.3.1 墙体沉降  45-47
    3.3.2 纵墙挠曲变形  47-48
    3.3.3 纵墙拉应变分布  48-49
  3.5 内凸变形形式下建筑物随基坑开挖深度变化  49-54
    3.5.1 墙体沉降  50-51
    3.5.2 纵墙挠曲变形  51-52
    3.5.3 纵墙拉应变分布  52-54
  3.6 踢脚变形形式下建筑物随基坑开挖深度变化  54-60
    3.6.1 墙体沉降  54-56
    3.6.2 纵墙挠曲变形  56-58
    3.6.3 纵墙拉应变分布  58-60
  3.7 小结  60-61
第四章围护结构侧移对砌体结构的影响  61-81
  4.1 引言  61
  4.2 开挖 9M 下围护结构侧移对建筑物变形影响  61-70
    4.2.1 复合变形形式下围护结构侧移对建筑物变形影响  61-64
    4.2.2 踢脚变形形式下围护结构侧移对建筑物变形影响  64-66
    4.2.3 内凸变形形式下围护结构侧移对建筑物变形影响  66-69
    4.2.4 对比分析  69-70
  4.3 开挖 12M 下围护结构侧移对建筑物变形影响  70-80
    4.3.1 复合变形形式下围护结构侧移对建筑物变形影响  70-73
    4.3.2 内凸变形形式下围护结构侧移对建筑物变形影响  73-76
    4.3.3 踢脚变形形式下围护结构侧移对建筑物变形影响  76-78
    4.3.4 对比分析  78-80
  4.4 小结  80-81
第五章结论及展望  81-83
  5.1 结论  81-82
  5.2 展望  82-83
参考文献  83-87
发表论文和参加科研情况说明  87-88
致谢  88

基坑开挖对邻近砌体结构影响的三维有限元分析

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