深基坑桩锚支护位移及内力数值模拟分析

利用FLAC3D数值模拟软件,按照实际施工工序模拟基坑开挖支护全过程,得到了桩锚支护结构以及基坑外土体沉降和基坑侧壁水平位移随基坑开挖的变形规律:随基坑开挖深度的增加,基坑外土体沉降逐渐增大,变化曲线呈"勺状"分布;基坑顶和基坑侧壁水平位移随开挖深度增加均逐渐增大且都在开挖至基坑底时位移最大;桩身弯矩最大值处基本出现在基坑开挖深度1.5 m以上的位置,最大负弯矩值为76.7;锚索轴力最大位置出现在锚索的端头处,且从端头位置向端尾位置逐渐减小,而第1排至第3排锚索最大值逐渐增大,说明支护结构中第2、3排锚索起主要作用,验证了深基坑桩锚支护的可行性。     

双排桩支护深基坑受力形态分析

双排桩在支护工程中得到了很好的应用,以基坑开挖为例,建立了数值模型,分析了开挖过程中基坑的变形及双排桩的受力形态,分析结果显示:双排桩支护下即可变形较小,坑壁最大水平位移主要发生在坑壁的中下部,基坑坑底的隆起位移较大,双排桩中内侧外侧桩桩身弯矩分布有所区别,随着开挖步数的增加变形和受力的增加规律也有所不同,应该在基坑开挖过程中注重监测,以便于控制基坑的安全性。     

冠梁水平侧向刚度对桩锚支护体系内力和变形的影响分析

通过某基坑工程实例,分析了冠梁水平侧向刚度对桩锚支护内力和变形的影响.结果表明,桩身最大剪力、第二道和第三道锚索轴力对冠梁水平侧向刚度不敏感,而桩身位移、桩身弯矩和第一道锚索轴力等对冠梁水平侧向刚度较敏感,其中第一道锚索轴力最敏感,其次为桩身弯矩和桩身位移.提升第一道锚索位置将显著降低桩身位移和弯矩及第一道锚索轴力对冠梁水平侧向刚度的敏感性.本文得出的一些结论对基坑工程设计有一定的指导意义.     

渗流对深基坑开挖及支护过程的影响

利用FLAC3D软件对哈尔滨市金都大厦项目深基坑工程进行基坑开挖卸荷过程与支护过程的数值模拟,分析考虑渗流与否两种情况下,基坑侧壁沿长度方向和深度方向的变形分布及支护结构的内力分布情况。计算结果表明,考虑渗流作用后,随着土层应力的释放,基坑侧壁的最大位移和基底的隆起量均有所增大;桩身弯矩有所增加,最大弯矩发生在桩长的中部偏上处,呈中间大两头小的规律;降水开挖过程中桩体变形量及锚杆轴力也增大。该结果为进一步研究深基坑工程中渗流对支护体系的影响提供了参考。     

桩锚基坑支护锚索位置优化分析与探讨

基于实际基坑桩锚支护工程,围绕桩身内力与基坑变形关键指标,探讨其与锚索位置之间内在关系,研究发现:桩身弯矩与剪力均随锚索间距的增大而减小,且其随第一排锚索位置的下移而减小;桩顶水平位移随锚间距影响较小,而坑顶地表沉降则随其增大而增大,同时两者均随第一排锚索位置的下移而增大;与锚索间距相比,第一排锚索位置对桩身内力和基坑变形的影响更为显著.鉴此,进一步给出了桩锚基坑支护锚索布设方案的建议,其研究结果可为其他类似工程提供参考与借鉴.     

纵向和横向荷载下微倾单桩变形和内力的弹塑性解

为提高工程中桩身侧向变形较大时纵向和横向承载单桩的设计及计算水平,考虑桩身初始微倾斜及土体的弹塑性,采用矩阵计算法得到地基水平抗力系数为常数时桩身侧向变形和内力的解及桩身最大位移、最大弯矩及其所在位置的计算方法。研究结果表明:解的计算值与模型试验值较吻合;当桩顶自由时,桩身最大位移、最大弯矩及土体屈服后桩身最大弯矩距地面的距离均随桩身初始倾角的增大而增大;桩身初始微倾斜对桩身侧向响应的影响随纵向荷载的增大而增大;桩身最大位移、最大弯矩及桩身最大弯矩距地面的距离均随纵向荷载的增大而增大,且其变化速率随纵向荷载和桩身初始倾角的增大而增大,因此,土体的弹塑性、纵向荷载及桩身初始微倾斜等对桩身侧向响应的影响不容忽视。     

空间效应下不规则深基坑的支护体系变形分析

以武汉市某工程的不规则深基坑为对象,运用ABAQUS有限元软件,建立无支护与有不同支护体系的基坑数值模型,研究支护体系的变形特性和空间效应分布规律,并将数值分析结果与实际监测数据进行比较以验证有限元模型的有效性,同时还对深基坑的整体稳定性进行了分析。结果表明:基坑大阳角部位产生最大变形,易失稳;阴角能有效抑制邻近区域土体位移的发展,有利于支护结构稳定;沿基坑长边方向,离角部越远,基坑土体位移量越大,至中部区域达到最大,空间效应也相应逐渐变弱,至中部基本消失;无内支撑时,支护桩桩顶水平位移最大,有内支撑时,接近桩身1/2处的水平位移最大;内支撑有减少桩身侧向位移的效果,对于桩身上半部分,内支撑能在一定程度上抑制基坑的空间效应;桩锚支护比双排桩支护更能有效提高基坑整体稳定性。     

兰州地铁试验段深基坑支护设计与施工监测分析

为填补兰州地区地铁深基坑桩撑支护设计和施工的空白,以兰州地铁试验段深基坑支护工程为例,对桩撑支护设计和施工过程中围护结构的变形规律进行研究.结果表明:基坑开挖初期,桩身呈向坑内变形的前倾型曲线;基坑开挖过程中,预应力施加后,桩体位移呈基本恢复到平衡位置的短暂状态;随着基坑的进一步开挖和内撑的施工,桩身变形曲线逐渐呈")"形变化,最大水平位移发生的位置也随之下移.基坑开挖过程中,桩体最大位移位于基坑开挖面上方,一般出现在桩体的中部4~10m范围,桩底附近有少量位移,说明桩身内外侧通常均匀配筋的设计思路不尽合理,目前规范将嵌固段作为固定端的设计方法有待完善.     

土岩深基坑桩-撑-锚组合支护体系变形特性

以青岛地区特有的土岩组合地质条件为背景,通过Plaxis有限元模拟和现场监测相结合的方法,探讨土岩组合深基坑中围护桩、钢支撑与锚索组合支护体系的协同作用及基坑变形规律。通过不同支护形式的对比分析得到围护桩桩身水平位移、基坑周边地表沉降分布规律;从开挖步、钢支撑预应力及锚索预应力的变化分析得到围护桩桩身水平位移、弯矩及剪力的分布规律。研究结果表明:基坑变形和周边地表沉降模拟结果与实测值结果吻合较好,基坑的变形主要发生在基坑上部软弱土层,采用桩–撑–锚组合支护体系在青岛地区具有很好的实用性。研究成果可为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供参考。     

深基坑双排桩支护体系承载机理研究

目的研究分析不同开挖阶段双排桩支护体系位移、应力、应变变化规律,为基坑支护设计的优化、施工提供了有效的理论依据.方法通过Midas GTS有限元数值分析法,对不同开挖阶段,双排桩支护结构位移、受力情况进行分析,得到在不同的开挖阶段双排桩支护体系的位移、受力特征.结果基坑开挖后双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构深度的增加,位移逐渐减小,第一、二次开挖后前排桩最大位移值为1.058 mm、42.5 mm,第一、二次开挖后后排桩最大位移值1.062 mm、42.5 mm,前排桩比后排桩值偏大;基坑开挖后,基底处剪切应力最大,双排桩支护结构桩顶、基底处弯矩值较大.结论基坑开挖后,双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构的深度的增加,位移逐渐减小,且前排桩位移值比后排桩位移值偏大;随着基坑开挖深度的加深,桩底处弯矩逐渐减小,最大弯矩处逐渐上移,桩顶位置值显著增大,前后排桩弯矩值变化是一致.     

MC桩组合支护结构在淤泥质土基坑工程中的应用分析

结合某淤泥质土环境基坑支护工程实例,采用有限元数值分析方法,探讨水泥土桩与混凝土桩组合支护结构（MC桩）力学变形特性,包括MC桩截面参数对支护结构水平位移、地表沉降以及坑底隆起量影响．研究结果表明,MC桩组合支护结构在淤泥质基坑中,有利于控制基坑变形,增加基坑稳定性;M桩挡墙宽度对减小支护结构变形效果明显,增大墙宽可以减小墙身弯矩以及支护结构墙体倾斜变形并且可降低坑底隆起量和坑外地表沉降量．而且,在同挡墙宽度情况下,有无C桩对控制支护结构变形和基坑变形也有很大的作用．     

坑外偏压荷载作用下既有深基坑支护结构性状分析

针对既有深基坑坑外通常存在临时堆载的情况,依托某建筑物地下室深基坑工程,运用ABAQUS有限元数值建模并结合实测数据,分析了坑外偏压荷载大小、荷载位置及荷载分布宽度对既有深基坑支护结构受力和变形的影响。研究结果表明:坑外偏压荷载大小不同情况下基坑两侧支护结构水平位移和弯矩差异较大,左侧(有荷载侧)桩体的水平位移大于右侧(无荷载侧),并且右侧桩体会发生逆向位移;左侧桩体最大弯矩随着荷载的增大而增加,右侧桩体最大弯矩呈减小的趋势;荷载位置对左侧桩体影响较大,而对右侧桩体影响较小,并且坑外荷载距基坑越远对既有深基坑支护结构影响越小;左侧桩体水平位移和最大弯矩随着荷载分布宽度增加而逐渐增大,而右侧桩体水平位移在减小且其最大弯矩略有增加;在对深基坑进行设计时,需要考虑坑外荷载的影响。     

悬挂式深基坑地下连续墙支护数值模拟及工程优化

现场监测难以预测基坑和围护结构后期变形规律,为提前预判并规避基坑破坏风险,采用数值模拟方法预测基坑变形及围护结构工作状态。依托南京市和燕路过江通道八卦洲明挖段实际工程,针对悬挂式地下连续墙深基坑支护方式,动态模拟基坑开挖,研究地连墙墙体深层水平位移和墙体弯矩变化规律,对比监测数据验证模拟合理性。改变悬挂式地下连续墙厚度及埋深,发现地连墙厚度增大可减小深层水平位移,但对抗弯性能要求较大;增大墙体埋深可减小水平位移和墙体弯矩,但超过一定深度影响减小,通过寻求墙体厚度及埋深合理值,优化施工方案。     

天津市某医院深基坑工程变形特性及预测研究

依托天津地区软土大背景下的深基坑工程,对天津市某医院大尺度深基坑开挖施工过程中的现场观测数据进行理论分析,并利用FLAC~(3D)软件建立3D基坑模型并对基坑开挖支护全过程进行动态模拟,将软件计算结果与基坑现场监测数据进行对比。对比结果表明:模拟所得数值与现场观测数据规律较为贴切,随着基坑开挖进一步进行,外侧土体位移量逐步增加,当基坑开挖全部完成时,土体出现最大沉降量,桩顶水平位移与深层水平位移均满足监控测量标准的要求,说明所选取的支护结构等措施可以较好地控制基坑围护结构的变形并提出预测最大侧向位移的公式为后续类似工程提供一定的参考依据。     

土岩组合地层深基坑桩撑体系变形及受力分析

以青岛地铁1号线胜利桥站施工为工程依托,对土岩组合复杂地质条件下深基坑开挖过程中围护结构桩撑体系的变形及受力特性进行研究,采用现场监测数据分析和有限元软件建模分析方法,研究上软下硬地层条件下基坑开挖土体受力及变形分布规律和基坑围护结构变形规律及受力机理.得出的结论:①桩体位移峰值位置随开挖过程不断下移,且围护桩桩体变形随着开挖进程由向坑内前倾逐渐变为")"形曲线变化;②当围护桩单独受力时,围护桩产生明显的嵌固段,桩身在嵌固段与土体交界处产一段2～3m的应力集中区域;③剪应力值不断增大,坑内土体形成塑性区,土体位移场的分布规律与圆弧滑裂面十分相似;④支撑为基坑围护结构的主要受力构件,当前一道支撑受力时,每次的位移增量逐渐减小,第四道支撑起作用时,位移增量仅为第三道支撑时的10％,说明桩撑体系协同作用对土体变形具有较强的控制作用.     

降雨影响下紧邻桥梁软土基坑围护结构受力变形研究

某基坑受连续降雨影响,基坑围护结构及其紧邻桥梁桩基受力变形影响较大,施工安全风险大增。为此,本文基于饱和与非饱和土体强度参数变化规律和线性内插法对坑内土体力学参数进行计算,结合现场实测数据,采用有限元模拟分析了坑内降水及开挖所引起的围护结构受力变形规律及紧邻桥梁桩基变形规律,并探讨了降雨时长对基坑围护结构变形影响。结果表明,基坑开挖至坑底,围护结构发生“踢脚”大变形,易引起第一道混凝土支撑受拉脱落,最大水平位移发生在围护结构底部;桥梁桩基减弱了因开挖引起的基坑周围土体滑移,造成围护结构两侧受力不对称,导致其远离桩基侧变形过大;降雨引起坑内部分土体软化,使得围护结构水平位移进一步增大;在基坑非饱和区范围内且降雨强度一定时,围护结构水平位移量随降雨时长呈非线性加速增长趋势。     

基于流固耦合效应的红砂岩地层深基坑围护结构变形特性分析

降水渗流引起的基坑变形问题十分复杂,采用流固耦合的数值方法,以兰州某地铁车站红砂岩深基坑为研究背景。对围护桩体水平位移、基坑内外土体竖向位移和水位变化进行现场监测,利用FLAC3D建立车站基坑降水开挖耦合模型,分析了围护结构的变形特性以及基坑内外土体竖向变形规律。结果表明围护桩体最大水平位移在0.5倍左右坑深处;基坑开挖对周围土体在0至2.5倍坑深范围内的沉降变形影响显著,最大沉降值发生在距离基坑边缘约0.55倍坑深;降水引起的基坑内外沉降随时间增加呈减小的趋势,降水与立柱桩联合作用使坑底隆起显著减小,基坑内外同时降水有利于解决红砂岩透水问题。考虑流固耦合的数值模拟与现场监测相结合预测兰州地区基坑变形更具科学性。     

斜抛撑支护基坑开挖对邻近综合管廊的影响分析

以福建省厦门市某邻近既有综合管廊基坑开挖项目为例,针对SMW工法桩+斜抛撑支护体系,采用FLAC3D有限差分软件建立综合管廊的三维数值模型,进行数值结果分析;研究综合管廊与基坑距离对基坑土体位移场、综合管廊位移和变形、综合管廊周围土体应力分布的影响. 结果表明:坑外地表沉降的影响范围不超过12 m,最大沉降位于坑外4.5 m处,基坑开挖引起的综合管廊最大水平位移和竖向位移均未超过规范的预警值;综合管廊与基坑距离和综合管廊水平位移近似成反比关系;综合管廊发生朝向基坑一侧的倾斜,倾斜度随着综合管廊与基坑距离的减小而增大;综合管廊两侧墙产生朝向基坑的水平推力使综合管廊产生朝向基坑的变形和水平位移.     

土岩组合深基坑围护结构受力与变形特性分析——以青岛海天中心深基坑为例

为了研究土岩组合二元地层超基坑受力、变形和邻近建筑沉降随基坑开挖的演化规律,依托于青岛海天中心城市综合体桩锚支护结构体系超深基坑工程,对预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移以及周边建筑物沉降进行了实时监测。结果表明,基坑开挖期间内,预应力锚索轴力随时间的变化规律主要分快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段,锚索轴力平均损失率约为15.08%;基坑最大水平位移为12.30 mm,最大竖向位移为11.01 mm,基坑临近建筑物最大沉降量为1.2 mm,远小于设计和现行《建筑基坑工程监测技术标准》的容许变形值,说明桩锚支护结构体系可以有效控制基坑变形,确保毗邻建筑物安全;同时表明该基坑的支护设计方案有较大的优化空间,从而节约工程成本。研究成果对相似地质条件的超深基坑围护结构设计具有重要参考价值。