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隔震建筑深基坑永久支护体系设计及其作用机制研究

作　者: 张怀文
导　师: 高全臣
学　校: 中国矿业大学（北京）
专　业: 岩土工程
关键词: 深基坑永久支护桩锚结构数值分析
分类号: TU473.2
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
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内容摘要

本文依托成都博物馆新馆基坑工程,针对永久性桩锚支护结构,采用杆件有限元法和等值梁法联合设计的方法,研究了大刚度桩锚支护结构的力学性状与变形特征。研究内容涵盖了基坑开挖阶段、正常使用阶段、地震发生阶段三个工况。首先在基坑开挖阶段建立杆件有限元模型和等值梁法模型,通过优化设计,确定了永久支护结构的技术参数。其次利用FLAC软件建立三维数值分析模型,验证了基坑开挖工况、地下水恢复工况数值模型的稳定特征。最后输入地震荷载,模拟计算模型的动力反应,获得了静动力作用下永久支护结构的力学变形特性曲线。通过设计计算结果与实际监测数据对比,确定了满足整体稳定安全系数≥2.0,锚杆抗拉安全系数≥2.0,荷载分项系数=1.25,工程重要性系数=1.1的桩锚支护结构在七度抗震设防烈度下的永久性的安全性。

全文目录

摘要  6
Abstract  6-7
详细摘要  7-9
Detailed abstract  9-11
目录  11-14
1 引言  14-22
  1.1 选题背景  14-16
  1.2 国内外研究现状  16-19
  1.3 课题研究内容与现实意义  19-20
    1.3.1 研究内容  19
    1.3.2 现实意义  19-20
  1.4 研究方法和技术路线  20-22
    1.4.1 研究方法  20
    1.4.2 技术路线  20-22
2 深基坑工程支护设计理论研究  22-38
  2.1 古典设计方法  22-25
    2.1.1 静力平衡法  22-24
    2.1.2 等值梁法  24-25
  2.2 解析设计方法  25-29
    2.2.1 山肩邦男法  25-27
    2.2.2 弹性法  27-28
    2.2.3 弹塑性法  28-29
  2.3 数值模拟方法  29-36
    2.3.1 杆系有限元法  29-31
    2.3.2 连续介质有限元法  31-33
    2.3.3 有限差分法  33-36
  2.4 小结  36-38
3 成都博物馆新馆项目基坑永久支护体系设计研究  38-60
  3.1 项目概况  38-39
  3.2 工程地质与水文地质条件  39-41
    3.2.1 场地工程和水文地质条件  39
    3.2.2 场区地层构成及特征  39-40
    3.2.3 地下水  40-41
  3.3 建筑场地稳定性及地震效应评价  41
    3.3.1 场地稳定性评价  41
    3.3.2 场地地震效应评价  41
  3.4 永久支护结构设计方案研究  41-47
    3.4.1 桩径对护坡桩力学性状的影响  44-45
    3.4.2 嵌固深度对护坡桩力学性状的影响  45-46
    3.4.3 锚杆预张力对拉力设计值的影响  46-47
  3.5 永久支护结构设计及稳定性研究  47-58
    3.5.1 经典法设计(Classical Method)  47-53
    3.5.2 杆件有限元法设计(Finite Element Method)  53-58
  3.6 小结  58-60
4 永久支护体系承载变形性状的数值模拟研究  60-110
  4.1 数值模拟目标及思路  60
  4.2 数值模拟软件FLAC3D简介  60-69
    4.2.1 几种本构模型  61-64
    4.2.2 计算模型的建立  64-65
    4.2.3 边界条件  65
    4.2.4 计算参数的选取  65-68
    4.2.5 工况分析  68-69
  4.3 不同工况的模拟计算结果分析  69-108
    4.3.1 基坑开挖前工况  69
    4.3.2 基坑开挖至-7.5m工况  69-76
    4.3.3 基坑开挖至-10.5m工况  76-83
    4.3.4 基坑开挖至-13.5m工况  83-89
    4.3.5 基坑开挖至-17.5m工况  89-96
    4.3.6 基坑开挖至-23.3m  96-103
    4.3.7 施工侧壁墙工况  103-104
    4.3.8 地下水位复位工况  104-108
  4.4 小结  108-110
5 永久支护体系的动力响应数值模拟研究  110-122
  5.1 动力数值模拟目标  110
  5.2 数值模拟软件的确定  110
  5.3 模型动力分析参数确定  110-113
    5.3.1 地震荷载输入  110-112
    5.3.2 动力边界条件  112
    5.3.3 动力阻尼  112-113
  5.4 动力模拟计算与分析  113-121
    5.4.1 人工简谐波荷载下动力响应  113-115
    5.4.2 地震荷载下动力响应  115-121
  5.5 小结  121-122
6 基坑永久支护结构的支护效果监测分析  122-134
  6.1 监测内容与监测方法  122-124
    6.1.1 锚杆拉力监测目的与监测点布置  122-123
    6.1.2 支护结构内力监测目的与监测点布置  123-124
    6.1.3 支护结构桩体变形监测目的与监测点布置  124
  6.2 锚杆拉力监测与分析  124-129
  6.3 桩墙体变形监测与分析  129-130
  6.4 桩墙体应力监测与分析  130-132
  6.5 小结  132-134
7 结论和展望  134-136
  7.1 主要工作与结论  134-135
  7.2 创新点  135
  7.3 展望  135-136
参考文献  136-140
致谢  140-141
作者简介  141
在学期间发表的学术论文  141
在学期间参加科研项目  141-142
主要获奖  142

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