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1、分類號：學校代碼：10153UDC：密級：公開碩士學位論文基坑凍脹對樁錨支護結(jié)構(gòu)影響的數(shù)值模擬分析作者姓名：張仁澤入學年份：2014年9月指導(dǎo)教師：趙儉斌教授學科專業(yè)：巖土工程任德斌教授申請學位：工學碩士所在單位：土木工程學院論文提交日期：2016年12月論文答辯日期：2017年3月學位授予日期：2017年3月答辯委員會主席：鄧德全答辯委員會組成：鄧德全李偉解磊王寧偉張巖徐巖侯世偉論文評閱人：孫傳胤于丹碩士研究生學位論文摘要I摘要在北方季節(jié)性凍土區(qū)的一些基坑工程，由于規(guī)模的不斷擴大，施工期和使用期已發(fā)生很大變化，可能要經(jīng)歷
2、越冬期。樁錨支護結(jié)構(gòu)是一種樁、錨索及被支護土體協(xié)同工作的支護體系，工程造價較低、施工速度快，是北方地區(qū)大量應(yīng)用的基坑工程支護型式。目前該種支護型式的設(shè)計和施工中對面臨越冬期這一問題還缺少必要的重視。由于土體受凍會出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，產(chǎn)生的膨脹變形對于基坑支護結(jié)構(gòu)會存在很大的安全隱患，在實際工程設(shè)計和施工中必須充分考慮土體凍脹作用對支護結(jié)構(gòu)的影響，以保證基坑工程在建設(shè)階段的穩(wěn)定性。因此，有必要開展在凍脹作用下樁錨支護結(jié)構(gòu)的力學特性和變形規(guī)律研究，進一步完善基坑支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)用設(shè)計理論和施工方法。本文基于研究基坑越冬期的凍脹作用對支護
3、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響問題，利用ABAQUS有限元軟件對凍脹作用下樁錨支護深基坑工程進行模擬，得出符合實際工程的數(shù)值模擬簡化模型，為今后類似基坑設(shè)計積累經(jīng)驗和提供參考。主要工作如下：（1）根據(jù)國內(nèi)外對凍脹理論的研究成果，總結(jié)了土體凍脹的特征量及影響因素，分析了基坑凍脹對支護結(jié)構(gòu)的影響機理，以及越冬基坑樁錨支護結(jié)構(gòu)的變形及破壞形式，提出在實際工程的設(shè)計和施工過程中應(yīng)充分考慮凍脹造成的影響。（2）以某實際越冬基坑工程為例，利用ABAQUS有限元軟件對該工程樁錨支護結(jié)構(gòu)的越冬情況進行數(shù)值模擬。為了更接近實際，首先進行了常態(tài)下基坑開挖模
4、擬，將開挖完成的結(jié)果作為基坑支護結(jié)構(gòu)凍脹模擬的初始條件。（3）建立溫度場模型，對基坑土體進行越冬溫度場模擬。根據(jù)計算結(jié)果分析土體的降溫區(qū)間及溫度變化規(guī)律，并結(jié)合實際情況驗證溫度場模擬的準確性。建立基坑支護模型，導(dǎo)入溫度場模擬結(jié)果，采用熱力耦合的方法模擬土體凍脹對基坑樁錨支護體系產(chǎn)生的影響。著重分析樁身水平位移和錨桿軸力的變化情況,將模擬計算結(jié)果與實際工程監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比，表明二者的變化趨勢基本相同，有較好的一致性。（4）根據(jù)降溫速率以及土體含水率設(shè)計了12種工況，在假設(shè)膨脹系數(shù)及下降溫度相同的條件下，考慮溫度變化對土體熱力
5、學性質(zhì)的影響，利用ABAQUS有限元軟件分別對12種工況進行溫度場模擬，并采用熱力耦合的方法模擬土體凍脹對基坑樁錨支護體系產(chǎn)生的影響。根據(jù)計算結(jié)果分析不同土體含水率、不同降溫速率情況下樁錨支護體系樁頂水平位移和錨桿軸力的變化趨勢，進而得出溫度對含水率越大的土體熱力學性質(zhì)影響越明顯，使得土體凍脹對樁錨支護體系位移及受力變化程度的影響越顯著。關(guān)鍵詞：基坑；凍脹；樁錨支護；溫度場；數(shù)值模擬II摘要碩士研究生學位論文碩士研究生學位論文AbstractIIIAbstractInthenorthernpartoftheseasonal
6、frozensoilfoundationpitengineering,duetothecontinuousexpansionofthescale,theconstructionperiodandtheuseoftheperiodhasundergonegreatchanges,mayhavetogothroughthewinter.Thepileanchorsupportingstructureisakindofsupportingsystem,whichissupportedbythepile,anchorcablean
7、dthesupportingsoil.Atpresent,thedesignandconstructionofthissupportingtypeinthefaceoftheoverwinteringperiodisstillalackofthenecessaryattention.Becausethesoilfreezingwillappearfrostphenomenon,theswellingdeformationforretainingstructurewillhaveabigsecurityrisk.Inthea
8、ctualengineeringdesignandconstructionmustfullyconsidertheeffectoffrostheaveeffectofsupportingstructure,inordertoensurethestabilityoffoundationpitenginee
