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当基坑开挖深度较深且地基土较软弱时,传统双排桩支护结构往往因为前后排桩的变形难以满足规范要求,需要加设锚杆或内支撑等其他辅助支护结构。但是,拉锚支护形式既需要场地提供可供锚固的稳定地层,又容易超出施工用地红线,常常因此而遭到弃用;而内支撑的架设、拆撑、换撑等既占用了大量坑内面积,造成施工不便,又需要耗费大量时间,对基坑工程进度造成很大影响。为了解决以上问题,本文提出了一种具有多层桩身连梁的框架式双排桩支护结构。为了使桩身连梁与前后排桩实现真正的刚性连接,设计出一种具有可伸缩伞状锚固装置的杆件作为桩身连梁的主筋。考虑到城市地下空间资源的日益紧缺,针对框架式双排桩支护的结构特点,提出待基坑内地下主体结构施工完毕后在框架式双排桩前后排桩之间的桩身连梁之上铺设钢筋混凝土箱涵作为海绵城市的蓄水池或地下综合管廊。 本文综合利用结构力学求解法以及Midas GTS NX有限元软件,分析了框架式双排桩支护结构相比传统双排桩支护结构的优越性以及其增设桩身连梁的作用机理,研究了框架式双排桩内力及变形的影响因素,对框架式双排桩支护结构的工程应用前景进行了预测。主要研究内容和成果如下: (1)分别建立传统双排桩与框架式双排桩的结构力学简化模型以及有限元模型,通过计算前后排桩的水平位移以及弯曲内力,得出框架式双排桩支护结构相比传统双排桩支护结构,在整体侧向刚度方面具有明显的提高,提高了支护结构的抗变形能力;同时也发现,由于桩身连梁只能设置在基坑开挖面以上的桩体之上,使得框架式双排桩在基坑底面以下桩体的侧向刚度并未得到提高。 (2)框架式双排桩相比传统门架式双排桩,主要是由于其增设的桩身连梁通过承受轴力,减小了前后排桩的弯矩内力,因此提高了双排桩的抗变形能力。 (3)将工程案例的有限元模拟分析结果与实际监测结果进行对比,表明有限元分析结果与实测值一致。将双排桩-锚杆支护形式的工程案例模型进行改造,建立框架式双排桩-锚杆支护形式以及单独框架式双排桩支护形式的有限元模型,经对比分析可知,若基坑工程场地土质太过软弱,单独采用框架式双排桩时其桩体变形可能无法满足规范要求,需要加设其他辅助支护形式,说明框架式双排桩支护结构在实际工程应用中还存在一定局限性。利用有限元软件改变桩长、排距、桩身连梁直径以及桩身连梁的布置形式并进行对比分析,得出在桩身连梁均匀分布于基坑开挖面以上桩体上且间距为三米的情况下,改变桩长、排距以及桩身连梁的直径对框架式双排桩前后排桩内力及变形的影响不大。但桩身连梁的布置形式对框架式双排桩支护结构的内力及变形影响较大。