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基于FLAC3D的深基坑桩锚支护结构数值模拟与优化分析[土木工程论文]
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  • 用途:硕士毕业论文 Master Thesis
  • 编辑:vicky
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  • 论文字数:39566
  • 论文编号:el2021082116243222885
  • 日期:2021-08-23
  • 来源:上海论文网
土木工程论文哪里有?本文以邯郸某深基坑为背景,使用 FLAC3D 软件,建立桩锚基坑的模型,进行数值模拟。将数值模拟的结果与监测数据进行对比,验证该模拟结果的合理后,分析锚桩支护结构的参数改变对支护结构的影响,并进行优化分析,找到本基坑的最优支护方案。

第 1 章 绪论

1.2.2 国内研究现状
(1)关于深基坑支护结构设计计算的研究
在上世纪 80 年代,深基坑桩锚支护结构逐渐被广泛应用,并且在基坑工程中得到了一定的创新。
周勇等[24]人针对兰州某地区关于深基坑桩锚支护系统进行研究,利用ADINA 软件实施有限元分析,同时基于生死单元法针对深基坑施工数值模拟,研究表明,该深基坑的锚杆预应力、竖向间距以及水平间距对于深基坑桩锚支护系统有着显著影响。其实验结果显示,深基坑开挖的支护结构最大水平位移为0.9H 左右,并且锚杆倾角区间范围为 15°-25°之间。
李光禄[25]通过对超深基坑桩锚支护结构的设计研究,根据北京某深基坑工程为基础,在对该工程实地勘测之后,针对该深基坑应用了标准的桩锚支护技术,同时结合 FLAC3D 技术针对该工程数值模拟研究,从而得到该工程深基坑桩锚支护系统的变形规律。研究发现,该项目中桩顶水平位移逐渐从小到大,并且还会形成一个回弹的现象。
叶帅飞等[26]人对西安市某深基坑工程进行分析,基于FLAC3D技术,针对该深基坑中危险系数最大的桩锚支护数值模拟分析。研究结果发现,通过数据分析该深基坑的安全性较高,同时监测值要明显高于模拟值,所以,还需要在此基础上,对深基坑支护结构展开一系列优化,从而得到最佳的设计方案。
郑刚[27]等针对锚杆失效后引起的基坑坍塌问题进行研究,通过试验得出局部锚索失效会改变桩后土体和支护桩的应力,当锚杆失效少时,支护桩位移增大,冠梁容易发生剪切破坏,锚杆失效过多时,开挖深度越大,荷载传递系数增大。
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第 3 章 桩锚基坑工程实例分析

3.1 工程概况
3.1.1 工程总体概况
本文主要以邯郸市某工程深基坑工程为例,拟建设三座商业建筑,其中 1号楼深基坑开挖深度为 10.5 m,2 号楼和 3 号楼均为 14.3 m。所研究的深基坑均与筏板相结合,主楼采用桩基,平面设计图如下所示:
图 3-1 基坑平面设计图
图 3-1 基坑平面设计图
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第 5 章 桩锚支护结构优化分析

5.1 概述
对本基坑来说,改变桩锚支护中几个主要的参数,取大量的实验组进行模拟,看能否从中寻找到有良好效果的设计方案。达到减小支护桩的位移量,提高桩锚支护结构整体稳定性的效果,进而达到对桩锚支护结构优化的目的。
桩锚支撑系统中,支护桩既降低了基坑的水平位移,也在降低基坑周边土体沉降方面发挥有效作用[55]。为了探讨改变桩径对支护桩的水平位移与地表沉降的影响,本案例从实际出发,运用 FLAC3D 软件控制变量,下面对桩径为 500mm、600mm、800mm(原方案)、1000mm 时排桩最大水平位移进行模拟计算,如图5-1 所示,以桩的最大水平位移量作为分析标准,对比分析参数的不同取值对支护结构产生的影响,并制作成表格,如表 5-1 所示。(在改变任一参数时,其余参数均保持原设计值)。
通过研究发现,桩体最大水平位移与桩径之间在基坑结束时成负相关性。当桩径达到 500 mm 时,支护桩产生的水平位移最大是 32.6 mm;当支护桩直径达到 600 mm 时,则桩产生的最大水平位移是 29.2 mm,相比于之前的 500mm,桩的最大水平位移有效降低了 3.4mm,最大水平位移相对变化率为 10.43%。在桩径达到 800mm 时,桩产生的最大水平位移是 26.7mm,相比于之前的 600mm,最大水平位移相对减少了 2.5mm,最大水平位移相对变化率为 8.56%。在桩径达到 1000mm 时,支护桩产生的最大水平位移是 24.9mm,相比于之前的 800mm,支护桩的最大水平位移降低了 1.8mm,最大水平位移相对变化率为 6.74%。
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结论与展望

展望
由于时间有限和作者知识阅历不足,本篇文章研究不够全面,数据处理有遗漏的地方,在以下方面还需进一步探索:
(1)本文基坑模型只对 5-5 区的一面支护结构进行模拟,如将整个基坑进行模拟得到的数据更符合实际值。
(2)本文所建立的模型未考虑地下水对模型的影响,导致模型计算结果存在一定误差。
(3)在支护结构参数优化中,未对锚索的强度和长度进行优化,因此,应进一步研究支护参数优化的合理性。本研究结论可供参考,后续学者将根据具体情况具体分析。
参考文献(略)

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