深基坑弧形咬合桩支护结构受力分析与结构优化

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咬合桩支护结构作为一种新技术、新工艺,近年来在深基坑工程支护结构中得到了广泛的关注和应用,国内诸多学者对其受力机理、施工工艺等方面进行的研究也取得了不少成果。但是随着基坑工程逐渐加深加大,工程概况愈加复杂多样以及对咬合桩支护结构的安全性和经济性提出的更高要求,特殊形状的咬合桩支护结构应运而生。相对于应用较为广泛的直线型咬合桩,弧形排列咬合桩支护结构在受力上存在明显的差异,且目前对其研究较少。本文开展对弧形咬合桩结构受力分析和结构优化研究,建立复杂地质条件下深基坑弧形咬合桩支护结构受力计算分析方法,为大尺寸支护工程应用提供技术支撑。
  本文依托岷江特大拱桥拱座深基坑工程,采用理论研究、数值模拟以及现场实测相结合的研究手段对弧形钻孔咬合桩支护结构进行了研究分析,主要研究成果如下:
  (1)从壳体理论、纯拱法理论以及二维经典理论出发建立弧形咬合桩理论计算模型,对弧形咬合桩支护结构受力变形进行理论求解。通过将理论计算结果与现场测量结果对比可知,从壳体理论出发,将弧形咬合桩等效为等厚薄壳,结合相应的边界条件,得出的位移值与实测值较为一致。
  (2)采用ABAQUS对特大拱桥拱座基坑各开挖阶段进行模拟,通过与实测值对比,验证了模型的正确性;通过对基坑整体位移,弧形咬合桩结构受力变形以及周围地表土体和房屋沉降的分析可知,弧形咬合桩支护结构受力合理,能够有效的控制土体的变形。
  (3)通过改变结构参数对结构受力变形进行对比分析得出,桩间咬合量、桩体截面尺寸、系梁的设置以及加强桩的位置对结构的受力变形影响较大,系梁刚度的改变对结构的受力变形影响较小,因此在满足支护强度的基础上,可对桩间咬合量、桩体截面尺寸以及加强桩的位置采取合适的优化手段。
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