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深基坑双排桩支护结构的作用机理研究
作 者: 范宁阳
导 师: 刘晓平
学 校: 长沙理工大学
专 业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 双排桩支护结构 数值分析 物理模型试验 横向位移 土压力 土拱效应
分类号: TU473
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
基坑工程是现代工程当中的重要组成部分,在建筑物不断高层化、大型化的今天,在确保基坑工程安全稳定的前提下,采用的更经济更新型的支护结构成为当前科学人员的一个研究重点。双排桩支护结构是20世纪九十年代出现的一种新型支护结构,具有支护深度大,易于土方开挖,缩短工期等多个优点。目前,双排桩支护结构尚未有成熟规范或相应规定的设计方法,对于双排桩支护结构的受力机理和工作性状还缺少系统的、深入的研究。本文以某港口工程基坑为背景,在前人研究的基础上对双排桩支护结构进行了较深入的研究,主要工作及研究成果如下:(1)采用室内土工模型试验的方法,设计制作了双排柱支护结构物理模型,试验主要考虑结构在基坑开挖作用下的变形,对3种不同排距和3种不同间距的双排桩模型进行了模型试验研究,对前排桩桩身位移和后排桩桩顶位移进行了测量,分析了不同排间距对双排桩支护结构位移的影响规律。(2)总结归纳了有限元模型建立时本构模型、接触算法等有限元计算的要点,在此基础上采用大型有限元通用软件ANSYS对双排桩支护结构进行了数值模拟,并将物理模型和数学模型的变形规律做了对比,验证了数学模型的合理性。(3)论文较为详细和系统的分析了双排桩支护结构在几种不同影响因素下的作用机理,得出了在不同排距、桩间土体、后排桩间距影响下双排桩结构变形趋势,并从土压力分布和土拱效应的角度对导致该变化趋势的原因进行了详细分析,相关结论可为类似工程的设计提供参考。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-10 第一章 绪论 10-18 1.1 引言 10 1.2 国内外研究现状 10-16 1.2.1 基坑支护工程应用现状 10-12 1.2.2 双排桩支护结构研究现状 12-16 1.3 本文的研究目的 16 1.4 本文研究的主要内容 16-18 第二章 双排桩支护结构模型试验研究 18-27 2.1 试验目的和方法 18 2.2 模型设计与制作 18-22 2.2.1 模型材料选取和设置 18-19 2.2.2 几何形状的等效转换 19 2.2.3 模型布置 19-20 2.2.4 模型试验装置及测点设定 20-21 2.2.5 模型试验流程 21-22 2.3 试验方案设计 22 2.4 试验边界条件影响验证 22-23 2.5 试验结果分析 23-25 2.5.1 试验安排 23 2.5.2 前后排距影响分析 23-24 2.5.3 后排桩桩间距影响分析 24-25 2.6 小结 25-27 第三章 双排桩支护结构有限元理论及方法 27-39 3.1 引言 27 3.2 有限元方法基本概念 27-28 3.3 有限元模型基本参数设定 28-32 3.3.1 本构模型的选取 28-31 3.3.2 有限元模型接触的处理 31-32 3.4 有限元模型的建立 32-36 3.4.1 模型计算域的设定和几何模型的建立 32-33 3.4.2 材料参数的确定 33-34 3.4.3 几何模型的边界条件 34 3.4.4 网格的划分及单元的选择 34-36 3.5 有限元模型和物理模型的验证 36-37 3.6 小结 37-39 第四章 双排桩支护结构作用机理三维有限元分析 39-57 4.1 引言 39 4.2 模型分析方案的选定 39-40 4.3 前后排距的影响作用机理分析 40-46 4.3.1 桩体位移结果分析 40-41 4.3.2 桩侧土压力结果分析 41-43 4.3.3 竖向土拱效应分析 43-46 4.4 前后排桩桩间土体影响 46-47 4.5 后排桩桩间土拱效应分析 47-55 4.5.1 水平土拱效应简介 47 4.5.2 后排桩桩间土拱效应分析 47-52 4.5.3 桩间距对土拱效应的影响分析 52-55 4.6 小结 55-57 结论与展望 57-59 参考文献 59-63 致谢 63-65 附录 A 攻读学位期间发表论文目录 65-66 附录 B 攻读学位期间从事科研项目目录 66-67 详细摘要 67-75
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 地基基础 > 桩基及深基础
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