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按照目前的设计规范和设计理论,复合土钉支护结构中各组成构件对支护所起的作用,在理论上是予以承认的,但在计算上基本上是不予考虑的。本研究利用有限元工具,能够进一步将复合土钉支护各构件所起的作用予以定量化,在理论上有助于进一步厘清复合土钉支护中各构件的作用机理,在实践上也有助于进一步使工程设计合理化。研究工作结合广州市宝盛沙地基坑工程的现场监测数据,利用二维有限元程序PLAXIS对复合土钉支护基坑的内力及变形进行了分析,研究还利用强度折减有限元法对复合土钉支护基坑的稳定性进行分析,在此基础上分别对搅拌桩、锚杆、微型钢管桩的作用进行了有无对比的有限元分析。主要研究内容如下:
⑴本研究对该工程实例进行了数值模拟计算。数值模拟结果,都基本与监测数据和通常分析一致,可以作为对本工程进行进一步研究的参照范本。
⑵在本工程实例条件下,搅拌桩的存在,使得基坑变形减少了约50%;使土钉中下部轴力减少明显;使得稳定系数增长约30%。搅拌桩墙厚度变化对基坑变形、土钉轴力和稳定系数等有较大或一定影响。但随着搅拌桩厚度的增加,影响变小。
⑶在本工程实例条件下,锚杆的存在,使得坑顶水平位移减少约46%;使得顶、底部土钉的受力减少,而中部土钉受力不均匀;使得稳定系数增长约15%。锚杆预应力大小对坑壁侧移有一定影响,随着预应力的增加,侧移的变化也减少;预应力变化对稳定系数影响很小。
⑷在本工程实例条件下,微型钢管桩的存在,使得坑壁顶部水平位移减少了约1/4,但中下部水平位移稍有增加;使得上部土钉轴力要稍有减小,而中下部土钉轴力要稍有增加;而对支护结构的稳定性能贡献很小。在微型钢管桩桩径达到一定程度后,侧移几乎不再变化。