土钉-桩锚联合支护在深基坑中的应用及PLAXIS有限元分析

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近些年来,土钉—桩锚联合支护结构在深基坑支护中逐渐得到普及。但二者联合支护的工作机理及设计计算方法还不是很成熟。很多实际工程设计当中,只是采用了土钉、桩锚独立设计的方法进行设计,由于这种设计安全余度较大,故不容易导致失稳等问题,但由于没有充分调动土钉—桩锚联合支护结构中各个构件的作用,故导致了较大经济浪费。  针对上述问题,本文以福建省龙岩市香榭花园深基坑工程为工程依托,就该基坑中应用的土钉—桩锚联合支护结构进行了分析与计算。首先,综合收集了大量土钉、桩锚及其联合支护在国内外的研究成果,对土钉、桩锚及其联合支护的工作机理进行了深入的分析研究,其次对土钉及桩锚的设计计算理论进行了分析。就土钉—桩锚联合支护,探讨了弹性地基梁“m”法在福建省龙岩市某深基坑工程中的应用,并采用有限元分析了该联合支护作用的效应,对比了两种计算结果,并对结果差异的原因进行了分析。最后对土钉—桩锚联合支护的主要影响因素进行了模拟分析。得出了一些结论:  (1)根据香榭花园深基坑工程场地工程地质条件、气象、水文条件及场地的不良地质现象等,采用了理正深基坑弹性地基梁“m”法设计了土钉—桩锚联合支护,经验算,结果满足设计要求;  (2)运用plaxis有限元分析土钉—桩锚联合支护在香榭景园深基坑工程中的支护作用,计算结果表明plaxis有限元在深基坑应用中的可用性及土钉—桩锚联合支护结构在深基坑支护中效果相当明显;  (3)通过结合土钉—桩锚联合支护深基坑的实际工程,对比理正深基坑弹性地基梁“m”法与plaxis有限元分析得出二者在计算结果上存在较大差异,经分析主要原因为:  ①两者的计算模型不同;  ②两者在刚度分配上存在较大差异。  (4)通过Plaxis有限元分析了锚点位置、桩径和桩距、嵌固深度、施加预应力的大小四个因素对土钉联合桩锚支护的影响得出:  ①适当地调节锚点的位置,既可以使基坑上部土钉更有效的发挥作用,同时还能减小桩身剪力及弯矩;  ②通过增大桩径或减小桩间距可使上部土钉支护作用得到有效的发挥,但用于控制桩体位移是不可取的;  ③通过调整桩锚的锚索预应力,既可局部地控制上部土钉抗力作用,同时在桩体抗弯刚度满足要求的情况下,还能有效地控制桩体最大位移及桩顶位移;  ④在支护桩体嵌固深度满足设计要求的情况下,通过增加桩体嵌固深度来控制桩体位移是不经济不合理的。
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