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作者：刘焕文安徽建筑工业学院

学位级别：硕士

地下管网是城市基础设施的重要组成部分,具有给排水、能源、信息传输功能,是一个城市赖以生存和发展的经济命脉,常被人们喻为城市的“生命线” 传统的地下管线施工方法是开挖施工法。这种常被人们戏称为“开膛破肚”的施工方法表现出很... 详细信息

地下管网是城市基础设施的重要组成部分,具有给排水、能源、信息传输功能,是一个城市赖以生存和发展的经济命脉,常被人们喻为城市的“生命线” 传统的地下管线施工方法是开挖施工法。这种常被人们戏称为“开膛破肚”的施工方法表现出很大的局限性,其主要缺点是：对地面交通的影响极大、破坏周围环境等。非开挖施工是指不开挖地表的条件下,利用岩土钻掘等技术手段探测、检查、修复、更换和铺设各种地下管线的现代化施工技术和方法。其主要优点是：不阻碍交通、对环境影响小、在开挖施工无法进行和不允许开挖施工的场合可采用非开挖技术穿越等。非开挖技术是一项技术先进、适用性强、适用面广效益好的施工技术,非开挖技术前景十分广阔。任何一种施工方法都会对环境造成一定的影响,顶管工程施工对环境的影响是否在可接受的范围之内,是该工法目前研究的主要课题之一。本文以合肥市十五里河截污工程为背景,采取理论分析、数值模拟和原位监测相结合的研究方法,对顶管施工对土体扰动进行分析研究。具体研究内容如下： 1在综述国内外研究现状基础上,分析了顶管施工引起地表变形的机理,并进一步分析研究了顶管施工过程中周边土体的变形规律。 2运用公式计算程序平台,以明德林解为理论基础,并与原位监测数据进行对比,进一步验证其在计算顶管施工引起土体及周围岩体变形的可靠性。 3利用三维有限元计算机分析软件模拟顶管的施工过程,对影响土体位移的主要因素进行了模拟分析,研究在不同影响因素下顶管施工引起的地面变形规律。 4利用三维有限元计算机分析软件模拟顶管穿越构筑物的施工过程,对影响构筑物的主要因素进行模拟分析,研究在不同影响因素下顶管施工引起构筑物的变形规律。最后,对研究成果进行了归纳,并对待解决的问题进行了简要的讨论。

关键词：顶管施工覆土高度变形规律

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城市轨道交通工程质量安全协同控制对策研究

城市轨道交通工程质量安全协同控制对策研究

作者：伍进进安徽建筑大学

学位级别：硕士

随着我国城市化的发展,城市轨道交通项目逐渐兴起起来。但是,由于轨道交通工程技术含量高、工程特点复杂,并且与水文地质环境密切相关,加之国内国情复杂,施工经验不足,大部分都是引进国外施工经验,导致国内城市轨道交通发展缓慢,并且时... 详细信息

随着我国城市化的发展,城市轨道交通项目逐渐兴起起来。但是,由于轨道交通工程技术含量高、工程特点复杂,并且与水文地质环境密切相关,加之国内国情复杂,施工经验不足,大部分都是引进国外施工经验,导致国内城市轨道交通发展缓慢,并且时有工程事故发生,导致人员生命财产受到威胁,若工程事故险情较大,可能对会国家的经济、社会、环境产生一定的影响。本文主要从安全协同监管机制、工程风险动态管理以及建立城市轨道交通工程质量安全标准体系三个方面进行论述:(1)城市轨道交通工程质量安全协同监管机制研究分析当前城市轨道交通工程质量安全监督管理存在的主要问题;研究政府、工程建设方、工程承包方、工程监理方等多主体的质量安全责任目标协同机制和激励相容机制;基于质量安全协同控制理念,对工程建设和运营阶段主要技术参数的协同监控以及技术、管理协同机制等展开研究。(2)城市轨道交通工程质量安全风险系统、动态管理对策研究研究城市轨道交通工程全寿命周期常见的工程质量安全风险及其风险源的关联性和系统性;通过对质量安全风险的协同监控机制、监控指标体系和监控策略的研究,构建城市轨道交通工程质量安全风险的监控体系;构建以工程全寿命周期、全部风险要素、完整管理流程为特征的,城市轨道交通工程质量安全风险的系统、动态管理体系。(3)城市轨道交通工程质量安全标准体系研究研究城市轨道交通工程质量安全标准体系及其主要内容,包括技术控制、管理方法和行为准则等方面的基础标准、通用标准及专项标准。

关键词：质量安全协同监管机制风险动态管理质量安全标准体系全寿命周期全部风险要素

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逆作法竖向围护结构变形分析

逆作法竖向围护结构变形分析

作者：钱敏安徽建筑大学

学位级别：硕士

以合肥新交通大厦为背景,对深基坑逆作法施工的种类与特点、原理、施工的优缺点、国内外的发展情况、目前主要存在的问题、以及逆作法深基坑数值模拟的研究现状等问题进行总结;分析了深基坑在开挖过程中基坑竖向围护结构、基坑底部以及... 详细信息

以合肥新交通大厦为背景,对深基坑逆作法施工的种类与特点、原理、施工的优缺点、国内外的发展情况、目前主要存在的问题、以及逆作法深基坑数值模拟的研究现状等问题进行总结;分析了深基坑在开挖过程中基坑竖向围护结构、基坑底部以及基坑四周地表的变形机理;探讨了土压力的种类和研究方法以及基坑支护结构的土压力分布规律和基坑支护机构的计算理论等,旨在为合肥新交通大厦逆作法基坑开挖提供一些理论和施工的指导。合肥新交通大厦位于合肥地铁一号线与二号线交汇处,而且合肥新交通大厦基坑紧挨合肥地铁一号线与二号线。此外,合肥新交通大厦不仅周围建筑物情况十分复杂,而且基坑面积大深度大,因此该基坑开挖难度大要求高。运用大型有限元分析软件MIDAS/GTS将大厦基坑开挖的全过程进行动态模拟,并将有限元软件模拟得出的数据与实测数据进行比较分析,主要有以下几点结论与见解:(1)逆作法大型深基坑的开挖过程中,基坑周围地表沉降表现出距离基坑边沿越远土体沉降量越小,距离基坑边沿越近土体沉降量大,也就是由近及远土体的沉降量由大到小。但并不是完全这样,基坑周围地表最大沉降处并不是发生在开挖基坑的边沿处,而是发生在距离基坑边沿有一段距离的地方。整个沉降曲线的大致形状与烟斗形状相似。(2)随着基坑开挖深度的不断增加,基坑底部土体发生了不同程度的回弹与隆起。基坑开挖深度越深,坑底的隆起与回弹越大。而且基坑底部土体隆起与回弹呈现出中间大两边小的情况。整个回弹与隆起的形状像一个略微突起的小山丘。(3)在基坑开挖的过程中,地下连续墙随着土体的不断卸载发生了一定程度的偏移变形和抬升。首先,地下连续墙发生了竖向抬升随着基坑开挖深度的加大抬升位移也加大。其次,基坑地下连续墙也发生了向基坑内部的水平位移,随着基坑深度不断增加,地下连续墙的水平位移也不断加大。基坑地下连续墙的最大位移处大约在基坑深度的中间位置。最后,大型逆作法深基坑的长边的水平位移变形比短边的水平位移变形要大。(4)在逆作法深基坑开挖过程中,整个地下连续墙不论是X方向还是Y方向的有效应力均随着基坑开挖深度的增加而增大。

关键词：逆作法深基坑数值模拟位移沉降

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预应力混凝土管桩在老黏土地区承载特性分析

预应力混凝土管桩在老黏土地区承载特性分析

作者：孙晓凯安徽建筑大学

学位级别：硕士

先张法预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩),是指采用预应力先张法和旋转离心成型方法制成的一种细长空心体混凝土预制构件。该类桩具有工业化规模生产、质量易于保障、单桩承载力高、对工程地质条件适应性强、施工速度快、现场无污染等优... 详细信息

先张法预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩),是指采用预应力先张法和旋转离心成型方法制成的一种细长空心体混凝土预制构件。该类桩具有工业化规模生产、质量易于保障、单桩承载力高、对工程地质条件适应性强、施工速度快、现场无污染等优点,因此在工程中的应用越来越广泛。目前预应力混凝土管桩在我国广东、上海等软土地区应用与发展较为成熟,但在我国广泛分布的第四纪晚更新世及其以前沉积的黏性土(后称老黏土)地区,却尚缺乏系统有效的研究。随着管桩在老黏土地区的工程应用越来越广泛,老黏土地区应用的理论研究远远落后于工程实践的问题日益突出,主要体现在较多管桩工程的关键技术照搬软土地区应用的理论与成果,关于管桩在老黏土地区的受力机理与承载特性、竖向与水平向承载力的影响因素以及管桩承载力的实效性等关键技术问题的研究尚不成熟,亟待解决。本文首先介绍了预应力混凝土管桩承载力的一般常用理论计算方法,包括竖向承载特性分析和水平承载;然后介绍了老黏土地区的土质分布特性对管桩承载力的影响;其次结合具体工程实例,运用FLAC-3D程序对预应力混凝土管桩在老黏土地区的承载特性进行合理建模,模拟管桩的受力机理以及桩土之间的相互作用规律,并进一步分析了在老黏土地区不同桩长、不同桩径情况下桩身轴力和侧摩阻力的分布规律;最后模拟分析了老黏土地区加承台管桩、群桩及其水平承载能力特性,为预应力混凝土管桩在老黏土地区的推广应用提供理论指导。

关键词：预应力管桩老黏土承载力 FLAC-3D软件摩阻力

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重金属污染下土—膨润土隔离墙阻隔性能研究

重金属污染下土—膨润土隔离墙阻隔性能研究

作者：魏明昊安徽建筑大学

学位级别：硕士

随着城市工业化快速发展,工业生产过程中遗留下的环境污染问题日益严重,重金属污染场地防治修复成为亟须解决的关键问题。现阶段国内外广泛使用土-膨润土系竖向阻隔技术控制污染场地中重金属运移行为。以此为背景,本文依托安徽省科技重... 详细信息

随着城市工业化快速发展,工业生产过程中遗留下的环境污染问题日益严重,重金属污染场地防治修复成为亟须解决的关键问题。现阶段国内外广泛使用土-膨润土系竖向阻隔技术控制污染场地中重金属运移行为。以此为背景,本文依托安徽省科技重大专项项目《废弃矿山尾矿库场地重金属污染阻隔治理技术与示范》(18030801103),通过室内试验以及理论分析对土-膨润土竖向隔离墙阻滞重金属Cu的迁移特性进行了系统研究。得出的主要结论如下:(1)通过宏/微观试验及施工和易性试验分析了土-膨润土混合材料的基本特性和泥浆特性。结果表明,膨润土因较高的蒙脱石含量,吸水膨胀后可有效地填充孔隙。当膨润土掺量为10%时的泥浆的密度、p H、滤失量以及马氏漏斗黏度均满足施工规范要求。通过标准坍落度与迷你坍落度进行泥浆施工和易性分析,发现两种坍落度有良好线性关系,当迷你坍落度达到23～52mm时,满足标准坍落度施工和易性100～150mm的要求,此时,不同膨润土掺量下的含水率处于30%～76%之间。(2)通过Batch吸附法研究了土-膨润土隔离墙的吸附特性。结果表明吸附特性满足Langmiur、Freundlich和D-R等温吸附模型,进而可获取最大吸附量、吸附系数以及吸附自由能。最大吸附量和吸附系数随着膨润土掺量增大而增大,表明土-膨润土混合材料吸附特性随膨润土掺量增加而提升。吸附自由能数据分析表明,未掺膨润土时混合物以物理吸附为主,掺入膨润土后则以离子交换为主,试验后获取的p H值和EC值数据分析证实了该吸附反应机理;通过分析吸附去除率以及阻滞因子研究发现,吸附去除率随着重金属浓度的增大而快速下降,未掺膨润土时混合物吸附去除率远低于掺入膨润土后的混合物吸附去除率;阻滞因子随着膨润土掺量增加而增大,但重金属浓度增加会使得阻滞因子不断降低。(3)通过刚性壁渗透试验分析了土-膨润土隔离墙的渗透特性。结果表明,增加膨润土掺量和减小孔隙比可以降低土-膨润土墙体的渗透特性,当膨润土掺量为10%时的渗透系数已经满足1×10m/s防渗的渗透系数要求;分析重金属浓度对渗透系数影响发现随着重金属浓度的增高,渗透系数会不断增加,当重金属浓度在20 m M时各个条件下的渗透系数均不满足防渗要求,重金属浓度在10 m M时只有膨润土掺量为15%和20%的渗透系数仍满足防渗要求;通过分析渗透系数比发现,随着重金属浓度增高,渗透系数比在不断增加,最大可以达到14倍,因此污染浓度越高,化学相容性越差。(4)通过扩散实验以及弥散试验分析了土-膨润土隔离墙的水动力弥散特性。结果表明,膨润土掺量的增加可以有效减小污染物扩散,而孔隙比的减小同样也可以减小扩散的运移;通过弥散试验研究结果表明,膨润土掺量的增大可以很好的阻滞弥散的进行,孔隙比的减小同样也可以阻止弥散运移;通过分析扩散试验与弥散试验的阻滞因子发现扩散试验得到的阻滞因子远小于吸附试验得到阻滞因子,而弥散试验得到的阻滞因子更小,这是因为扩散试验土与重金属接触面积相比于吸附试验的接触面积变小,使得重金属与土体发生反应的吸附面积变少,因此阻滞因子变小,弥散试验重金属与土体接触面积更小。(5)综合上述研究成果,进一步分析土-膨润土隔离墙在复杂环境下的击穿时间。结果表明:膨润土掺量和墙体厚度的增大均能使得击穿年限不断增加,但不同的是墙体厚度与击穿年限成线性增长,而膨润土掺量与击穿年限则不成线性规律;重金属浓度增加会使得墙体击穿年限不断减小,当重金属浓度较低时,此时各个掺量以及厚度下的击穿年限均能满足要求,随着重金属浓度增加低膨润土掺量和厚度较小的情况下击穿年限开始不满足要求,直到重金属浓度增加到高浓度时基本各个条件下均不能满足服役年限要求;综合分析重金属浓度、膨润土掺量以及墙体厚度影响,以重金属浓度为3～20m M为例,当墙体厚度为1.2m时选择膨润土掺量为15%已经满足要求,当墙体厚度为0.6m以及0.9m时,需要选择20%膨润土掺量作为现场依据。图[67]表[20]参[104]

关键词：重金属隔离墙膨润土阻隔

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盾构掘进对近临高架桥桩基影响分析

盾构掘进对近临高架桥桩基影响分析

作者：刘哲安徽建筑大学

学位级别：硕士

随着城市建设的速度加快,为缓解交通拥堵,地铁成为缓解城市交通拥堵的主要手段。盾构掘进对围岩产生扰动不可避免,严重时造成建筑物损坏甚至影响其正常使用。通过理论分析、数值模拟、原位监测等手段,本文分析盾构掘进过程中对围岩影响... 详细信息

随着城市建设的速度加快,为缓解交通拥堵,地铁成为缓解城市交通拥堵的主要手段。盾构掘进对围岩产生扰动不可避免,严重时造成建筑物损坏甚至影响其正常使用。通过理论分析、数值模拟、原位监测等手段,本文分析盾构掘进过程中对围岩影响机理和影响因素,以及盾构掘进过程中对近邻桩基的影响因素分析。本文采用了有限元软件MIDAS GTS模拟分析了合肥市地铁4号线潜高区间工况,结合该工况实际的原位监测数据进行研究和分析,对比得出了掘进距离对围岩扰动及近临高架桥桩基的影响规律。得到以下结论:(1)单双线盾构施工对土体产生扰动时土体的沉降规律及竖向沉降的五个阶段。单线隧道时土体的沉降槽趋向于正态分布,而双线隧道的土体沉降槽受覆土深度、隧道间距、洞径等因素影响表现有多种形式。竖向沉降较大的阶段主要为盾构设备经过阶段与后期固结沉降阶段。(2)掘进位置距离桩基群的距离影响围岩沉降增长率,第20环至第30环的施工阶段,造成围岩沉降增长率同比其他阶段最大。(3)覆土深度不变时,双线间距S与隧道外洞径D之比S/D>2.3时,地表沉降槽慢慢转变为“W”和“双V”状。S/D<2.3时,地表沉降曲线近似服从正态分布。(4)在隧道掘进方向中点位置±20环掘进范围内,桩基变形的主要增长率主要来自于前20环掘进,后20环盾构掘进造成桩基变形的增长率很低。此外,盾构掘进在越接近桩基群位置附近时桩基群的变形增长率越大。图 26 表 12 参 50

关键词：盾构掘进桩基围岩沉降

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护壁泥浆对钻孔灌注桩承载性能影响研究分析

护壁泥浆对钻孔灌注桩承载性能影响研究分析

作者：杨明安徽建筑大学

学位级别：硕士

在钻孔灌注桩施工过程中为防止桩孔发生塌孔现象,常采用护壁泥浆来稳定桩基的孔壁。护壁泥浆在桩基施工后会在桩周形成一层泥皮,由于泥皮的强度比桩周土弱,会降低钻孔灌注桩的承载力,甚至达不到承载要求而产生经济损失。本文采用室内模... 详细信息

在钻孔灌注桩施工过程中为防止桩孔发生塌孔现象,常采用护壁泥浆来稳定桩基的孔壁。护壁泥浆在桩基施工后会在桩周形成一层泥皮,由于泥皮的强度比桩周土弱,会降低钻孔灌注桩的承载力,甚至达不到承载要求而产生经济损失。本文采用室内模型实验和数值分析,研究泥皮厚度及材料参数对钻孔灌注桩的承载性能的影响,得到如下结论:(1)由模型试验结果得到中砂地层条件下单桩在竖向荷载作用下的荷载—沉降曲线为缓变型,有泥皮桩与无泥皮桩相比承载性能明显降低,且泥皮厚度越大,越阻碍桩侧阻力发挥,桩侧阻力损失越多,桩端阻力占比提高,桩基承载能力越低。(2)泥皮厚度达到一定值时,桩的承载性能削弱程度不再由泥皮厚度决定,泥皮周围土层对桩与泥皮接触面的约束作用减弱,泥皮强度成为桩土相互作用的主要决定因素。(3)泥皮弹性模量对钻孔灌注桩的承载性能影响较大,泥皮的弹性模量越大,桩的q～s曲线上移而沉降越小,曲线拐点对应的沉降值也越小,桩侧阻力越来越大,桩端阻力相应也越来越小。(4)泥皮粘聚力和重度对钻孔灌注桩的承载性能影响较小。(5)泥皮内摩擦角对钻孔灌注桩的承载性能影响较大,加载初始阶段各泥皮桩的荷载—沉降曲线呈线性分布且基本重合,随荷载的增加各泥皮桩的曲线差距逐渐变大,表现为桩的承载力随内摩擦角的增加而增大,承载性能提高。(6)当荷载超过一定值后,桩侧阻力由静摩阻力转化为滑动摩阻力,桩侧阻力随荷载增加有减小迹象,桩侧泥皮土出现软化现象。图[89]表[5]参[58]

关键词：钻孔灌注桩泥皮室内模型试验桩侧阻力桩端阻力

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盾构施工引起地表沉降的影响分析

盾构施工引起地表沉降的影响分析

作者：梁伟安徽建筑大学

学位级别：硕士

以合肥轨道交通2号线青阳路站至西园路站区间下穿长江西路为研究背景,利用Midas/GTS NX软件建立了三维数值模型,分析双线盾构隧道施工时土仓压力以及双线隧道相互作用引起地表变形的规律,结论如下:(1)土仓压力过大或过小时都会对地表隆... 详细信息

以合肥轨道交通2号线青阳路站至西园路站区间下穿长江西路为研究背景,利用Midas/GTS NX软件建立了三维数值模型,分析双线盾构隧道施工时土仓压力以及双线隧道相互作用引起地表变形的规律,结论如下:(1)土仓压力过大或过小时都会对地表隆沉造成不利影响,当土仓压力值过大时,将会造成开挖面前方2D距离的土体隆起(D为隧道直径);土仓压力值过小时,则会造成地表沉降量过大,这两种情况的发生都将对建(构)筑物造成一定的不良影响。盾构施工过程中,覆土深度为2.5D时,建议比例系数0k的取值在0.5.1之间(0k为假定的土仓压力与土体自重应力的关系系数),这时土仓压力与刀盘前方土体的土水压力基本达到平衡,盾构施工对地表隆沉影响较小,可以有效保证刀盘前方土体的稳定。(2)双线平行盾构隧道在其它施工条件不变时,地表沉降受两条隧道中心线距离的影响较大。当隧道中心线间距小于2.5D时,两条隧道相互干扰、叠加,将会造成横断面地表沉降表现为凹槽型(单峰);当隧道中心线间距为3D时,横断面沉降曲线同样呈现为凹槽型,但沉降曲线更加平缓,类似于“平底锅”形状;当隧道中心线距离大于4D时,两条隧道相互影响减弱,地表沉降曲线呈现为两个沉降槽即双峰形状。盾构隧道施工时,随着隧道间距的增加,地表沉降量逐渐减小,且沉降曲线从陡峭的单峰逐渐转变为平缓的“平底锅”形状,当间距超过4D时,沉降曲线将会从单峰变成双峰形状。(3)当双线平行隧道施工存在一定的滞后距离且隧道间距一定时,任意一条隧道施工时都会对另外一条隧道上方的地表沉降造成一定影响。横断面方向:先开挖隧道施工时引起的地表沉降曲线表现为凹槽型,且最大沉降量一般发生在隧道中心线上方;后掘进隧道施工结束后,双线地表沉降曲线同样呈现为凹槽型,但最大沉降量发生在双线横断面中间位置上方,且沉降量更大,这是由于后掘进隧道施工对先开挖隧道周围土体扰动造成的。隧道纵向:双线平行隧道施工时,任意一条隧道施工都会引起另一条隧道地表发生轻微隆起,随后发生沉降。后掘进隧道施工引起的地表最终沉降量总体比先开挖隧道大,这是由于先开挖隧道施工时对后掘进隧道区域上方土体造成扰动,导致了土体应力提前释放,造成了最终沉降量增大。当双线平行隧道施工存在一定的滞后距离且隧道间距一定时,应注意隧道施工时的相互影响,减少潜在施工危险。

关键词：双线隧道土仓压力隧道间距地表沉降

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复杂条件下偏压基坑开挖效应分析

复杂条件下偏压基坑开挖效应分析

作者：刘波安徽建筑大学

学位级别：硕士

合肥高铁南站配套城市轨道交通一号线6号风井深基坑紧邻既有高速公路高填方路基,路基顶部高于基坑开挖地面5.4m,不但存在较大的路基偏压,而且还受到来往车辆动载影响,地质及周边环境复杂。相关文献表明,与传统对称荷载基坑相比,偏压基... 详细信息

合肥高铁南站配套城市轨道交通一号线6号风井深基坑紧邻既有高速公路高填方路基,路基顶部高于基坑开挖地面5.4m,不但存在较大的路基偏压,而且还受到来往车辆动载影响,地质及周边环境复杂。相关文献表明,与传统对称荷载基坑相比,偏压基坑的受力与变形模式、开挖引起的环境土工效应将发生很大改变,而目前尚无相关标准、规范对其设计、施工等问题做出专门规定。因此开展此类偏压基坑开挖效应的研究,找出其与传统基坑的差异,进而为今后类似工程的设计、施工及规范制定提供参考,将具有重要的现实意义。本文采用文献调研、实地监测、理论分析、数值模拟等方法从以下几个方面对偏压基坑展开了相关研究:(1)通过广泛阅读国内外相关文献,对偏压基坑的研究现状进行深入总结,在肯定前人所做工作的基础上,指出了其存在的问题和有待完善之处。(2)详细介绍了该复杂条件下极端偏压基坑的设计、施工、监测方案,涉路交通组织方案和应急预案。(3)基于现场实测资料,分析了基坑开挖过程中围护结构内力、变形特性以及基坑开挖对地表沉降及高速公路路基变形的影响。(4)总结了几种常用的土体本构模型,探讨了每种本构模型的控制参数及其取值问题,分析了各模型的适用范围及优缺点,给出了适合偏压基坑分析的本构模型。(5)利用MIDAS GTS建立三维有限元计算模型,研究基坑开挖过程中围护结构和支撑体系的受力、变形特性和基坑开挖引起的环境土工效应,根据得出的结论给出了相关工程建议。(6)利用MIDAS GTS建立二维有限元计算模型,分别模拟:不考虑车辆荷载、把车辆荷载等效为土柱均布荷载、把车辆荷载等效为带状分布的车轮集中荷载、考虑车辆动力作用的车轮集中荷载这四种车辆荷载模型条件下基坑开挖过程,研究不同车辆荷载模型对基坑开挖效应的影响。

关键词：偏压基坑施工技术现场监测数值模拟本构模型车辆荷载模型

地铁车站与下穿式立交桥一体化结构抗拔桩承载机理研究

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地铁车站与下穿式立交桥一体化结构抗拔桩承载机理研究

作者：俞伟德安徽建筑大学

学位级别：硕士

最近几年由于城市化进程的加快,越来越多的人口涌入一、二线城市,使这些城市的交通压力骤增,人们开始向地上与地下空间不断发展,各种高耸的建筑物拔地而起,地下空间的开发越来越多。桩基础因其良好的受力性能被广泛应用于这些结构之中... 详细信息

最近几年由于城市化进程的加快,越来越多的人口涌入一、二线城市,使这些城市的交通压力骤增,人们开始向地上与地下空间不断发展,各种高耸的建筑物拔地而起,地下空间的开发越来越多。桩基础因其良好的受力性能被广泛应用于这些结构之中。桩基础根据受力形式主要分为抗拔桩与承压桩两种,国内外对于承压桩的研究已经较为成熟,对于抗拔桩的研究则十分少,而且目前有关于抗拔桩的研究大多集中于承载力研究方面,且多数研究是基于模型试验或者经验总结,对于承载机理的理论研究很少,尚无统一的完善的理论出现,对抗拔桩的的沉降变形研究也十分少,对于群桩基础的研究也很少。本文对桩基础承载机理进行系统的研究,侧重于抗拔桩承载机理的研究,结合单桩的竖向与水平静载实验数据,以合肥地铁一号线明光路站为案例展开研究。主要研究了以下内容:⑴抗拔桩与承压桩在荷载传递机理之间的区别的。目前,学术界通常认为抗拔桩的破坏形式接近于摩擦桩,初始阶段,主要由上部覆土提供上拔阻力,桩身上部的摩阻力总是先于桩身下部发挥作用。随着桩身的位移不断加大,摩阻力无法抵消上拔荷载,桩身应力不断向下进行扩展。当桩周摩阻力达到限制仍无法抵消上拔力时,桩体变发生上拔而破坏。若上拔力突然施加且很大时,桩身来不及变形也会出现桩身上部拉断的情况。破坏形式根据桩的数量与间距有关,当桩数与桩距均较大时,破坏形式呈非整体式;当桩距较小而桩的数量较多时,桩与土体破坏呈整体式,整体上拔破坏。⑵分析抗拔桩的3种破坏形式。抗拔单桩主要有倒锥台剪切破坏、沿接触面剪切破坏和复合剪切破坏三种形式,介绍了七个最常用的荷载传递函数,通过算例,用Tomlinson法、Patra法、理论分析法和回归公式法这四种方法分别进行计算,并与实际接果进行比较,回归公式法是最简便且与实际情况较符合的方法。对影响群桩承载力的因素进行研究,引入群桩效率系数来反映群桩效应对群桩承载力的影响程度。群桩效率系数与桩的长径比成反比,与桩间距成正比,与群桩规模成反比。⑶桩基在受到水平方向的力或者弯矩作用下,桩身会发生垂直于轴线方向的挠曲变形。伴随着这种水平力或弯矩的不断增大,土体会产生开裂和隆起,桩身本身的水平位移也会逐渐增大,当水平位移超过桩基变形限值时,桩身就会发生破坏,具体表现为桩身产生裂缝、断裂,甚至由于水平荷载产生的过大上拔力促使桩身拔出地面。在桩的受力特性中,其所能承担的竖向承载力远大于水平承载力,因此水平承载力大小往往成为桩身设计的一个限制条件。影响桩基水平承载力的主要因素有桩身入土深度,桩顶的位移限值,桩体自身的截面刚度,桩体周围的土质条件以及桩顶部的约束条件等等。⑷对桩基沉降进行研究。桩基变形通常采用沉降量、沉降差、整体倾斜、局部倾斜来表示。⑸运用Midas GTS NX有限元分析软件对合肥地铁一号线明光路站进行数值模拟主要对抗拔桩的沉降位移及桩身轴力进行了研究。该工程结构中抗拔桩的竖直沉降随着开挖深度的增加出现增长,其主要是上浮位移,最大上浮出现在施工最后一步开挖至坑底处。抗拔桩主要抵抗由于卸载的作用下土体的摩擦力产生的上浮力,其侧向位移一般由于土体的扰动,随着开挖深度的增加而增大。

关键词：抗拔桩竖向承载力水平承载力承载机理