深基坑圍護墻與支撐體系的有限元分析

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1、哈爾濱工業(yè)人學丁學碩}學位論文摘要目前深基坑支護結(jié)構(gòu)設計中，將圍護樁和支撐體系分開進行計算帶來很多缺陷:確定支點剛度的困難;將支點反力反作用于支撐周邊上分析平面框架時，所必須且不存在的約束問題，以及支點反力均勻作用于支撐周邊上也值得探討;不能分析支撐平面框架的空間效應以及由支撐平面框架連接的樁與樁之間的空間作用;不能考慮在實際工程中存在的不均勻開挖以及基坑周邊作用不同的荷載所帶來的對支護結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力的影響;不能分析基坑切向平面內(nèi)支護結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力;對支撐體系在開挖過程中的內(nèi)力變化不能做出分析等。本文圍繞這一課題，對深基坑圍護樁和支撐體系的相互作用做了較

2、深入的研究。主要工作內(nèi)容如下:1.在前人研究的基礎之上，提出了一個分析圍護樁與支撐體系相互作用的計算模型，即把整個基坑周邊圍護樁結(jié)構(gòu)簡化為空間桿系有限元體系，將支撐視為子結(jié)構(gòu)，通過子結(jié)構(gòu)拼裝方法分析圍護樁與支撐體系的共同工作。2.按桿系有限元分析的一般過程，詳細闡述了該計算模型各個部分形成的具體過程。3.根據(jù)該分析方法編制了相應的計算程序。4.分析了深基坑支護結(jié)構(gòu)的空間效應、切向平面內(nèi)支護結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力、支撐在基坑開挖過程中內(nèi)力變化的定量分析、不均勻開挖對支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響以及切向剛度對支護結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力的影響等。通過以上工作，本文在以下方面取得了

3、一些有意義的成果:1.提出一個深基坑圍護結(jié)構(gòu)與支撐體系共同工作新的分析方法。采用子結(jié)構(gòu)凝聚、拼裝的技巧正確地考慮了支撐體系和圍護結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)和力的平衡。把支撐體系視為子結(jié)構(gòu)超級單元模式，通過迭加超級單元剛度矩陣到圍護結(jié)構(gòu)總剛中去這種形式不僅使程序結(jié)構(gòu)體系變小，而且對支撐體系這一子結(jié)構(gòu)的應用更加靈活。2，深基坑支護結(jié)構(gòu)具有明顯的空間效應。哈爾濱丁業(yè)人學丁學碩}一學位論文3.對支撐體系在深基坑開挖過程中的受力特點做出了定量的分析。在基坑的開挖過程中，第一道支撐隨著挖深的增加其內(nèi)力總的趨勢來看是減小的，最大內(nèi)力出現(xiàn)在第一道支撐架設后的開挖過程中，即本次開挖過程

4、中(本工況)，第三道支撐最大內(nèi)力出現(xiàn)在開挖至坑底時，中間支撐最大內(nèi)力在本工況或接下去的工況都有可能出現(xiàn)，支撐內(nèi)力在基坑開挖過程中是不斷調(diào)節(jié)的，即在不同的開挖情況下，支撐會出現(xiàn)內(nèi)力重分布。4.在對稱荷載作用下，靠近基坑角部的樁應考慮切向平面內(nèi)的內(nèi)力，即樁是雙向受彎的;在不對稱荷載作用下，樁在切向平面內(nèi)的內(nèi)力都有相當?shù)牧恐担瑧枳銐虻闹匾暋?.在不對稱荷載作用下或不同的挖土順序?qū)⒂绊懼问芰Φ木鶆蛐?，而支撐受力的均勻性直接影響支撐體系的設計。6.無論是對稱荷載還是不對稱荷載，切向剛度的取值，對深基坑支護結(jié)構(gòu)的影響都不是很大，因而切向剛度可以取法向剛度的0.5-

5、1.0倍。本文提出的分析方法可應用于實際的支護結(jié)構(gòu)設計中，可以較全面的了解深基坑支護結(jié)構(gòu)在開挖過程中的受力特點，以減少工程事故。關鍵詞深基坑;圍護樁;支撐體系;相互作用;空間效應哈爾濱工業(yè)大學工學碩I:學位論文AbstractInpresentdesignofretainingstructuresofdeepexcavation,somedisadvantagesarebroughtaboutduetoanalysisofretainingwallandbracingsystemrespectively:dificultyofdeterminingsupp

6、ortstifness;theproblemofboundaryrestrainsinbracingsystem;incapabilityofanalyzingspaceefectofbracingsystemandspaceefectofpilesconnectedbybracingsystem;notconsideringthechangeoftheinternalforceanddeformationinretainingstructureandbracingsystemofdeepexcavationwiththediferentexcavatio

7、nconditionordiferentloadsactedonperimeterofdeepexcavationinanalysis;inabilityofanalyzingtheinternalforceanddeformationinretainingstructureintangentialplane;noquantitativeanalysisofthechangeofbracedforceintheprocessofexcavation.Inthispaper,thesystematicstudyofinteractionbetweenreta

8、iningwallandbracingsystemofdeepex