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盾构隧道开挖对邻近桩基水平向变形影响分析

作　者: 肖谊
导　师: 崔江余
学　校: 北京交通大学
专　业: 岩土工程
关键词: 盾构隧道开挖 桩基础 荷载传递函数 挠度曲线方程 群桩
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


桩基础是目前使用最为广泛的地基加固形式,是城市建筑物、桥梁最常用的基础形式。具有承载能力强、施工简便的特点,能够有效的将上部结构荷载传递到土体中,减小基础的沉降和上部结构的变形。于此同时,随着我国城市化的进一步发展,地铁作为最为方便快捷的城市交通系统也得到迅速发展。因此,地铁隧道,尤其是方兴未艾的盾构隧道的开挖对既有桩基础的影响成为工程中非常重要的课题。本文从桩土位移协调变形的角度出发,基于桩土荷载传递函数和桩体挠度变形方程,研究盾构隧道开挖引起的桩土关系,旨在分析得出桩体在土体变形影响下的变形规律。(1)在Loganathan给出的盾构隧道开挖引起的土体竖向位移解析解基础上通过引入间隙参数的概念,结合荷载传递原理,利用剪切位移法建立盾构隧道开挖作用下的桩土荷载传递方程。采用拟合方法对该一元二次非其次微分方程进行求解,可得到桩体任意深度的竖向位移和轴力的解析解。(2)根据求得的桩体轴力,在Loganathan给出的盾构隧道开挖引起的土体水平向位移解析解基础上,假设桩为竖向放置的弹性地基梁,利用文克尔假定,建立考虑轴力的桩土变形协调方程,即桩的挠度曲线微分方程。采用有限差分的方法对该方程求解,得到桩体水平向变形的数值解。(3)根据影响桩体变形的四种影响因素,分别选取三种具有代表性的典型工况,采用单因素分析方法,分别比较了不同桩位、不同地基反力系数、不同土体参数和不同长细比下的桩-土关系,总结了各个因素下的桩身轴力、桩体水平向变形及轴力对桩体变形的影响。(4)基于群桩的位移传递理论,通过分析群桩的土体位移传递系数,结合前文的荷载传递模型和挠度微分方程,利用Matlab程序计算实际工况下桩体的轴力和位移分布,并与同样桩位的单桩做比较,分析了群桩中近桩对远桩的轴力和变形的遮挡作用。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
1 绪论  12-24
  1.1 选题的背景和意义  12-13
    1.1.1 选题的背景  12-13
    1.1.2 选题的意义  13
  1.2 国内外研究现状  13-21
    1.2.1 盾构隧道开挖对地层扰动的研究现状  13-18
    1.2.2 被动桩的计算方法研究现状  18-20
    1.2.3 隧道开挖对桩的影响研究现状  20-21
  1.3 当前存在的问题  21
  1.4 论文的研究方法和内容  21-22
  1.5 论文的创新特色  22-24
2 桩的竖向荷载传递原理  24-34
  2.1 桩的荷载传递过程  24-25
  2.2 桩的荷载传递规律  25-26
  2.3 荷载传递分析方法  26-29
  2.4 荷载传递方程的求解  29-31
  2.5 本章小结  31-34
3 水平运动土体中的桩体分析  34-42
  3.1 桩的变形协调  34-36
  3.2 考虑轴力的桩的挠度曲线微分方程  36-37
  3.3 土体水平向位移同桩的相互作用  37
  3.4 挠度曲线微分方程的求解  37-40
  3.5 本章小结  40-42
4 影响桩体内力的相关因素  42-48
  4.1 地基反力系数的确定  42-45
  4.2 桩体与盾构隧道在横断面上的位置关系  45-46
  4.3 其他影响因素  46-47
  4.4 本章小结  47-48
5 盾构隧道开挖对桩体位移和内力的影响研究  48-70
  5.1 桩体与隧道间距的影响  48-54
    5.1.1 桩体与隧道轴线水平距离为5m时  48-50
    5.1.2 桩体与隧道轴线水平距离为7m时  50-51
    5.1.3 桩体与隧道轴线水平距离为9m时  51-52
    5.1.4 对比分析  52-54
  5.2 地基反力系数的影响  54-58
    5.2.1 张友龄法  54-55
    5.2.2 m法  55-56
    5.2.3 C法  56-57
    5.2.4 对比分析  57-58
  5.3 土体参数的影响  58-63
    5.3.1 硬粘土  58
    5.3.2 软粘土  58-60
    5.3.3 密砂  60-61
    5.3.4 对比分析  61-63
  5.4 桩体长细比的影响  63-67
    5.4.1 桩径800mm  63
    5.4.2 桩径600mm  63-65
    5.4.3 桩径400mm  65-66
    5.4.4 对比分析  66-67
  5.5 本章小结  67-70
6 群桩的遮挡作用分析  70-82
  6.1 竖向荷载作用下桩-桩相互作用  70-72
  6.2 水平荷载作用下桩-桩相互作用  72-73
  6.3 土体位移传递系数  73-77
    6.3.1 竖向土体位移传递系数  73-74
    6.3.2 水平向土体位移传递系数  74-77
  6.4 实例求解  77-80
  6.5 本章小结  80-82
7 结论和展望  82-84
  7.1 结论  82-83
  7.2 展望与不足  83-84
参考文献  84-88
作者简历  88-92
学位论文数据集  92

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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 > 桩基
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