【摘 要】
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深基坑是一个复杂的三维空间结构,其支护结构的变形及坑后地表沉降往往存在着显著的坑角效应,即基坑坑角部位附近变形较小,而随着向基坑中部靠近其变形逐渐增大。目前基坑支护结构的设计通常没有考虑坑角效应的影响,而是将基坑看作二维的平面应变问题,对基坑的坑角部位和中间部位采用相同的支护结构设计方案,致使基坑的坑角部位支护设计方案偏于保守,造成了不必要的浪费。通过查阅相关文献发现现阶段针对桩锚支护体系坑角效应
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深基坑是一个复杂的三维空间结构,其支护结构的变形及坑后地表沉降往往存在着显著的坑角效应,即基坑坑角部位附近变形较小,而随着向基坑中部靠近其变形逐渐增大。目前基坑支护结构的设计通常没有考虑坑角效应的影响,而是将基坑看作二维的平面应变问题,对基坑的坑角部位和中间部位采用相同的支护结构设计方案,致使基坑的坑角部位支护设计方案偏于保守,造成了不必要的浪费。通过查阅相关文献发现现阶段针对桩锚支护体系坑角效应的研究与优化设计较少,故本文通过现场监测数据及有限元数值模拟对桩锚支护结构的坑角效应进行了分析研究,主要内容如下:1、通过对现场监测结果的分析,对比基坑各个位置处冠梁水平位移及支护桩水平位移变化规律方面的差异,分析结果表明,随着基坑开挖与支护的进行,冠梁水平位移及支护桩水平位移在基坑的不同位置处存在明显的差异,冠梁及支护桩的水平位移在坑角部位比在基坑中间部的水平位移小,显现出中间大两端小的位移变化特征,表明基坑受明显坑角效应作用。2、通过MIDAS GTS NX有限元软件针对本基坑工程建立三维有限元模型,对比分析模拟结果和监测结果,验证了模型的合理可行性,并根据三维有限元模拟结果探讨了支护桩在各个开挖阶段的水平位移变化规律以及支护桩深层水平位移变化规律,通过计算得到了支护结构水平位移的坑角效应影响范围。3、采用理正深基坑设计软件对基坑3-3剖面进行结构稳定性验算分析,在遵循最不利条件下的安全系数满足规范要求确定计算结果,得到了原支护结构设计以及在坑角效应影响范围内优化支护结构设计中各个开挖阶段支护桩桩体变形、地表沉降、整体稳定性及基坑抗隆起计算结果,结果表明原支护结构设计以及优化支护结构设计的理正计算结果均满足基坑整体稳定性要求。4、基于合理可行的有限元模型,对坑角效应影响范围内的支护结构进行模型重构,对不同的锚索间距、锚索排数以及不同的支护桩桩径进行了研究,分析桩锚支护结构对基坑坑角效应的影响,并对坑角效应影响范围内的支护结构设计出优化方案;主要研究了增大锚索间距由原来一桩一锚变为两桩一锚、减少锚索排数以及将支护桩桩径减小这三种因素对坑角效应的影响;对几种不同的影响因素进行比较分析,得出在坑角效应影响范围内最优的支护结构设计方案,在今后类似基坑工程在考虑坑角效应影响时,对坑角效应影响范围内的锚索间距、锚索排数以及支护桩桩径的设计供指导建议,在保证基坑支护安全的前下,能有效降低基坑支护工程成本,同时也为研究深基坑桩锚支护结构的坑角效应供参考。
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