基于桩土耦合作用的三排桩支护结构解析计算与数值分析

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在工程实际项目中,双排和多排桩等支护结构应用比较广泛,这些支护结构相较于单排桩结构具有明显的优点,侧移刚度大,能有效减小支护系统的侧移量。在多排桩理论研究方面,很多学者已经做了相关的研究,提炼了模型,并对模型不断地修正,这是一个不断的完善过程。但是相较于理论分析,双排桩支护结构和多排桩支护结构的研究主要以有限元分析和实际工程测量为主。三排桩方面的理论分析更是少之又少,这对于我们认识多排桩体系的受力和变形情况确实存在非常多不利的影响。本文对之前一些学者所做的双排桩和多排桩研究做了总结概括,分析了各种研究方法的主要特色和优缺点,并将不同的方法进行分类处理。本文针对三排桩支护结构的受力特点,在考虑桩土相互作用的情况下,提炼出了三排桩计算模型,列出平衡方程,并依据桩顶、桩底边界条件和连续性条件求解未知参数,得到了桩体系统位移场和内力场的解析解答。其中针对研究过程中的重难点及解决措施都给出了见解,并在研究解析理论过程中,分析了本文还需要改进的方面,对接下来的工作做了展望。针对三排桩计算模型做了ABAQUS有限元模拟,对本构模型、接触属性进行归纳。通过具体工程案例,对参数选取、边界处理、计算域等给出了取值依据。这样可以通过不同的方法分析三排桩支护结构的受力性状和变形情况,并将有限元结果与解析计算结果进行比对。通过查阅文献,将相关学者已经做过的三排桩实际工程案例结果与本文解析计算结果进行比较,文中从不同角度对三排桩支护结构的性状进行了分析。了解相关参数,如土压力、桩间土弹性抗力系数、基坑开挖深度相对于桩长的比例、桩体材料属性等,是工作的重点。文中对上述参数对三排桩支护结构的位移场和内力场呈现的规律进行了总结归纳。桩间土弹性抗力系数的取值对计算结果影响很大。本文主要创新点有:(1)提炼出了考虑桩土相互作用的三排桩计算模型,得到了桩体系统位移场和内力场的解析解。(2)本文求解了桩间土弹性抗力系数取值为“m”法和常数法结合的方法的解答,并对可能的其它更优化的取法给出了预期展望。
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