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基于位移-土压力模型基坑支护受力变形分析

基于位移-土压力模型基坑支护受力变形分析

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作者：刘一俊湖南大学

学位级别：硕士

近十年来国家成功释放了国人的创造潜力,中国经济发展取得世界瞩目的成绩,为了保障百姓生活幸福这一民生大计,国家在城镇化建设工程,基础设施建设工程上投入了大量精力,伴随高层建筑、地铁建设、隧道、管廊和地下工事等工程的不断推进,... 详细信息

近十年来国家成功释放了国人的创造潜力,中国经济发展取得世界瞩目的成绩,为了保障百姓生活幸福这一民生大计,国家在城镇化建设工程,基础设施建设工程上投入了大量精力,伴随高层建筑、地铁建设、隧道、管廊和地下工事等工程的不断推进,基坑工程的设计施工要求也不断提高,其中对于基坑变形控制的问题将会受到更多人的关注。为此,本文在国家自然科学基金(41572298)的支持下提出一种基于位移-土压力模型的基坑支护分析方法,并对支护体系中横向增强刚度结构进行了分析,推导了考虑土体性质的锚杆刚度系数计算公式。论文的主要工作和结果如下。(1)通过引入曲线形态发展系数改进已有的位移-土压力计算方法,并结合支护结构位移因素的影响,建立了新的土压力—支护结构位移计算模型。以此来描述支护结构的变形过程,反映土压力与支护位移之间的非线性变化关系,体现内支撑与支护结构在支护过程中的共同变形。结合了工程实例,基于MATLAB平台编制了基坑支护的计算程序,对计算结果和工程实测资料进行比对分析,结果表明该计算模型可以较好地体现土压力与支护水平位移之间存在的非线性变化特性,能得到有效的计算结果。(2)引用剪切带概念对锚杆锚固受力及荷载传递特性进行了分析阐述,基于理想弹塑性剪切滑移模型和双指数曲线滑移模型模拟了锚固界面受荷作用,运用荷载传递法与剪切位移法对锚杆锚固界面及界面外土体的剪切变形进行分析求解,据此推导了锚杆刚度系数的计算公式。对刚度系数计算公式的影响因素进行了分析,结果表明压力型锚杆的刚度系数会随锚固长度增加而增长,但当锚固长度过大时会产生部分无效锚固段,锚杆锚固段直径和灌浆体弹性模量均与刚度系数有正相关关系,同时土体的力学性质与锚杆刚度系数也有紧密联系。(3)基于位移-土压力和改进的锚杆刚度系数公式,建立了基坑桩锚支护的计算模型,并将其运用到某一基坑工程实例中,对该工程进行了分析计算,结果表明本文方法得到的支护水平位移与实际测量的位移较为符合,在进行该基坑桩锚支护受力变形分析时采用本文方法,可以获得可靠的支护变形数据。

关键词：深基坑支护结构位移-土压力锚杆锚固荷载传递

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