深基坑樁錨支護(hù)內(nèi)力與變形分析方法及試驗(yàn)研究.pdf

1、在已有深基坑工程應(yīng)用中，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)因其具有受力性能良好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好且經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)，是目前經(jīng)常采用的主要支護(hù)結(jié)構(gòu)型式?，F(xiàn)有深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐，是引起基坑工程事故發(fā)生的主要原因之一，且存在以下幾方面問題：其一，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算中，土壓力計(jì)算是重點(diǎn)，大多都沒有充分考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的位移對(duì)土壓力的影響；其二，深基坑坑外地表沉降分析計(jì)算中，通常假定土體是理想的原狀土。事實(shí)上，基坑開挖過程中伴隨著土體

2、的損傷，所支護(hù)土體并不是理想的原狀土，而是原狀土與損傷土的組合體，已有相關(guān)研究中用無損材料的本構(gòu)關(guān)系來描述損傷材料的力學(xué)性能顯然是不合理的；其三，深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析中，現(xiàn)有的一些分析設(shè)計(jì)軟件，無法體現(xiàn)錨桿預(yù)應(yīng)力對(duì)基坑邊坡的加固作用，且已有諸多研究是基于預(yù)應(yīng)力錨桿或基坑穩(wěn)定性的，對(duì)錨桿預(yù)應(yīng)力與基坑穩(wěn)定性之間的相互影響、相互作用的系統(tǒng)研究并不多見。因此，本文試圖通過理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及監(jiān)測(cè)等方法對(duì)以上存在的問題進(jìn)行分

3、析研究，完成的工作及取得的主要成果如下：
　?。?）依據(jù) Winkler模型將土體-樁的相互作用及錨桿用彈簧等效，建立了樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體平衡非線性方程組，并運(yùn)用混合法計(jì)算求解，建立了樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算的混合法模型。采用實(shí)際工程算例，將數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比表明：該方法能較好地反映基坑開挖過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)與土壓力之間的相互作用關(guān)系。能與樁身實(shí)測(cè)彎矩變化曲線較好地吻合，且較軟件數(shù)值計(jì)算結(jié)果更接近于樁身實(shí)測(cè)結(jié)果，說明此方法是

4、合理的、可行的。
　?。?）在地表沉降計(jì)算中考慮土體損傷的影響，建立了土體損傷模型、損傷演變方程及土體損傷本構(gòu)關(guān)系，運(yùn)用地層損失法原理，給出了位移土壓力作用下考慮土體損傷的深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)地表沉降計(jì)算方法。與數(shù)值模擬及實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證，說明土體損傷對(duì)坑外地表沉降的影響較為明顯，使得土體沉降量增大且沉降區(qū)域向基坑方向移動(dòng)。另外，坑外超載使地表沉降量有較大的增加，最大沉降點(diǎn)位置朝基坑方向明顯移動(dòng)。在深基坑地表沉降計(jì)算分析中正確考

5、慮土體損傷及坑外超載的影響是必要的。通過工程實(shí)例驗(yàn)證了文中方法的正確性、可靠性。
　?。?）引入附加應(yīng)力法，將施加于錨桿上的預(yù)應(yīng)力等效為土體中的附加應(yīng)力，建立了考慮預(yù)應(yīng)力作用的深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性計(jì)算模型，推導(dǎo)計(jì)算公式。對(duì)比分析得知，PLAXIS軟件、理正軟件及《基坑規(guī)程》方法均不能體現(xiàn)預(yù)應(yīng)力的變化對(duì)穩(wěn)定性安全系數(shù)的影響，而文中方法計(jì)算結(jié)果表明，隨著錨桿預(yù)應(yīng)力的不斷增大，基坑整體穩(wěn)定性安全系數(shù)也逐漸增大，較好地體現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力

6、的作用。另外，錨桿對(duì)基坑邊坡整體穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)極為重要，尤其對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力后，基坑整體穩(wěn)定性安全系數(shù)得到較大的提高。
　?。?）通過實(shí)際工程，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，對(duì)深基坑樁錨支護(hù)中錨桿內(nèi)力、支護(hù)樁內(nèi)力及樁頂水平位移變化規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)分析研究，得出實(shí)際施工過程中樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化規(guī)律，并將文中方法計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果相對(duì)比，分析兩者差異的原因，進(jìn)一步驗(yàn)證了文中方法的正確性、合理性、可靠性等。
　?。?）對(duì)深基坑實(shí)際施工過程中坑