卵石地层偏压深基坑支护结构力学特性及影响因素分析

依托洛阳市周山大道下穿开元大道项目,对卵石地层偏压深基坑支护结构力学特性及影响因素进行研究。采用MIDAS GTS NX建立二维有限元模型,对比不同条件下支护结构侧向位移、弯矩和轴力,探讨深基坑旁偏压荷载位置、大小、分布宽度及基坑开挖深度对基坑支护体系变形的作用,得出桩身随条件变化方程式及相关系数。结果表明:当堆载达到60kPa,左侧桩体位移变幅为56.80%,右侧桩体位移小于左侧且向远离基坑方向移动,坑边荷载大于等于105kPa时桩体变形将达到本项目规定预警值;堆载与坑边距离的大小和围护桩侧移量呈极高相关,基坑至堆载距离大于1.5倍设计开挖深度时,支护结构受力变形趋于稳定;基坑开挖深度达到1.8倍设计开挖深度时,基坑灌注桩受到荷载分布宽度影响几近于零。工程实测值与模拟计算值对比分析,验证了本文方法准确性,可为偏压深基坑工程提供借鉴。     

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。     

深基坑双排桩支护排距室内模型试验研究

为了研究深基坑双排桩支护结构最佳排距及支护结构内力,分别对2D、3D、4D和5D(D为桩径)4种排距的双排桩支护结构进行室内模型试验,通过千斤顶在基坑顶加压模拟荷载,不同开挖深度下,测量模型桩身内力大小及桩顶位移的变化.分析排距和开挖深度对双排桩支护结构的影响,包括前后桩正负弯矩大小、差值、桩顶位移等,得出双排桩支护结构的最佳排距.研究表明:双排桩支护排距变化,对桩弯矩及桩顶位移影响均较大,且双排桩排距的变化对后排桩的内力影响明显大于前排桩,对正弯矩的影响小于对负弯矩的影响;开挖深度对桩顶位移影响较大,对正弯矩的影响大于负弯矩,深度位移曲线近似为过原点的二次曲线,基坑底以上为正弯矩,坑底下为负弯矩,3D排距时桩顶位移最小,4D排距时正弯矩最大.     

堆载作用对临近隧道深基坑开挖的影响

运用Midas GTS有限元模拟软件,对某临近地铁隧道深基坑工程施工过程进行模拟分析。考虑到实际施工过程中可能产生的坑边堆载作用,模拟分析了堆载作用对深基坑开挖中围护体与临近隧道的变形与内力的影响,结果表明:随着坑边堆载的增加,地连墙的水平位移与弯矩都在增加,堆载为40 kN/m时,地连墙最大水平变形会比无堆载时多8. 56%,地连墙最大弯矩会比无堆载时多4. 05%;随着坑边堆载的增加,隧道上部土体会抑制隧道向基坑方向的变形,造成隧道的水平变形略有降低,竖向变形加大,隧道总变形表现为略有降低。研究结果可为相关工程提供参考。     

基于PLAXIS 2D堆载变化下深基坑支护结构性状研究

为了深入了解深基坑开挖过程中两侧堆载变化对支护结构性状的影响规律，运用大型岩土工程有限元软件PLAXIS 2D模拟某工程基坑开挖全过程。分别计算了两侧对称堆载为0 kPa、20 kPa、40 kPa和60 kPa等不同条件下支护结构的位移、弯矩、剪力和内支撑轴力，并分析了其变化规律；然后用最小二乘法对两道混凝土内支撑轴力进行了简易拟合。计算结果表明：基坑开挖过程中堆载变化对支护结构的内力和位移有明显影响；在一定范围内支护桩最大水平位移和最大弯矩随着堆载的增加基本呈线性增加；支撑轴力的变化趋势与内支撑位置有关，不同位置的支撑随堆载的变化呈现不同的规律。     

双排桩支护结构中圈梁空间效应的数值模拟分析

针对深基坑双排桩支护结构中圈梁的空间效应问题,利用FLAC3D模拟计算一深基坑双排桩支护工程在设置圈梁的情况下,其不同位置处桩顶位移与弯矩变化.结果发现:基坑坑角的桩顶位移明显小于中部桩顶位移,越到中部桩顶位移越大;将计算结果与现场实测资料对比表明,两者变化规律具有较好的一致性.研究表明,支护排桩与圈梁之间有较好的协同作用,圈梁对支护桩的变形和内力均有一定的影响,限制了排桩的位移和弯矩,越靠近基坑坑角其空间效应越明显.在双排桩支护结构体系设计中应考虑圈梁的空间效应,为优化设计提出建议.     

堆载滑动对桥墩与桩基础的影响分析

针对处于陡坡地段的某公路大桥桥梁桩基偏位问题,通过数值计算结果与现场实测偏位值的对比分析,用位移法计算得到堆载滑动前后桥梁桩基的侧向偏位与内力(弯矩和剪力)分布情况,并提出了合理的治理措施。研究结果表明,堆载滑动是影响桥梁安全性的主要因素,滑动后桥墩偏位和内力显著增加;堆载大小对桩身偏位和内力分布影响较大,位移和内力随堆载增加而增大且呈非线性增大;桩基在系梁处存在受力不利区域,桩身内力均在系梁处发生较大突变;实际中,应避免对桥梁桩基的大面积堆载,以免堆载滑动对桥梁产生破坏。     

考虑局部超载下的桩锚支护结构变形分析

深基坑桩锚支护结构中,关于局部荷载作用影响下的支护结构变形没有固定的分析方法.故引入非线性水平附加应力分布来考虑局部荷载附加作用,结合土体与桩共同变形的挠曲线方程,套用Excel内置函数导出支护桩的水平位移.通过实例的数值模拟结果与附加应力方法计算结果的对比分析,验证了考虑局部荷载下桩锚支护结构的变形计算方法的合理性.超载影响分析表明,相关因素主要影响区域为支护结构开挖面以上的范围,超载作用距离坑边距离的控制与超载值的取值大小对支护结构安全尤为重要.     

塑料排水板堆载预压处理软土地基对临近桥梁桩基的影响研究

对某软土地基的塑料排水板堆载预压进行了桩基沉降和地基土孔隙水压力监测,使用ABAQUS有限元分析软件建立了三维有限元分析模型,现场实测数据结合有限元模型分析结果,系统研究了塑料排水板堆载预压处理软土地基对临近桩基的影响,研究结果表明:堆载预压初期孔隙水压力急剧增加,前期孔隙水压力消散较快,后期逐渐减小;临近桩基的变形主要以水平变形为主,竖向位移较小,随着孔隙水压力的消散,桩身水平位移随时间逐渐减小;堆载预压对临近桩基的不利影响主要发生在堆载预压初期,该阶段桩侧被动土压力和桩身弯矩均最大,且都位于桩顶处,随着孔隙水压力的消散,桩侧被动土压力和桩身弯矩都随时间逐渐减小;桩身最大水平位移和最大弯矩都随堆载预压距离的增加而急剧减小,因此在桩基附近进行塑料排水板堆载预压处理软土地基时,应保持合适的堆载预压距离.     

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.     

排距对双排桩结构体系性状影响的数值分析

结合工程实例,利用FLAC3D数值差分计算程序对深基坑双排桩支护结构的弯矩和变形分布特征进行研究。重点分析前后桩排距的变化对结构体系内力及变形的影响。研究表明:随着双排桩桩距的增大,前后桩水平位移逐渐减少,但是超过一定数值后,减小的趋势减缓;后排桩的弯矩逐渐减小,而前排桩的弯矩逐渐增加,说明二者很好的协同作用。为双排桩的优化设计提供一种参考。     

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．     

坑中坑基坑内坑支护桩弯矩发展规律

坑中坑基坑是一种较为复杂且尚未得到充分研究的基坑形式。为研究基坑开挖过程中内坑支护桩的内力发展规律，进行了施工过程中的支护桩内力现场测试。通过采集桩身纵向受力钢筋的应力来反演桩身弯矩，分析了支护桩桩身弯矩在施工过程中的发展规律。通过有限元数值计算拟合了试验结果，研究了外坑开挖深度和平台宽度变化时内坑支护桩桩身弯矩的变化趋势，结果表明：坑趾系数(外坑平台宽度/开挖深度)与内坑支护桩桩身最大弯矩的变化存在着密切联系，通过拟合给出了桩身最大弯矩增长率随坑趾系数的函数曲线，桩身最大弯矩增长率可作为坑中坑基坑中内坑支护桩设计时的安全系数加以考虑。     

复杂土层条件下堆载对邻近桥梁桩基受力变形的影响及控制研究

为探讨不同形式堆载作用下多层土体地基桥梁桩基的稳定性状况，基于Midas GTS NX软件建立了不同堆载工况下含桥梁桩基的地基计算模型，分析了堆载的宽度、高度和位置对桩基水平和竖向变形、轴力、剪力和弯矩分布的影响.结果表明：桩基水平位移随深度增加先增大后降低，最大剪力随桩基埋深和堆载宽度的增加而增大，最大水平位移和弯矩均随堆载宽度呈指数型增长，且出现位置向深部转移.桩基最大水平位移和最大弯矩随堆载高度增加分别呈现指数型和线性增长，随堆载距离增加分别呈线性和指数型降低，最大正弯矩出现在土-岩交界处，且左桩基水平位移和弯矩大于右桩基.研究结果可为多层土体地基中堆载参数合理选择和桥梁桩基加固等提供理论支撑.     

深基坑桩锚支护结构设计参数分析

结合工程实例具体分析桩锚支护结构设计参数对锚杆内力、长度、支护桩内力、支护桩嵌固深度和桩顶位移的影响,这些参数包括坑顶荷载的大小与作用区间、锚杆离坑顶的距离、锚杆孔径、锚杆锚固段长度和锚杆预应力取值.分析结果表明:坑顶荷载的大小与作用区间对锚杆轴力和支护桩内力影响明显;锚杆一般布置在离坑顶H/3的位置较为合理;锚杆锚固段长度与支护桩的嵌固深度相互影响,应该根据基坑地质情况和基坑周边环境条件综合确定;锚杆预应力对支护桩桩顶位移控制明显.     

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。     

填海地层深基坑支护参数优选与基坑变形分析

针对复杂填海地层深基坑支护难度大,基坑变形严重的问题,以深圳地铁13号线深登明挖区间基坑工程为例,利用弹性分析法和FLAC3D数值模拟对该基坑工程的支护结构设计和基坑变形规律进行了分析。结果表明：随着桩径和咬合量的增大,桩身水平位移减小,弯矩增大,而位移和弯矩沿桩身的分布规律基本不变,最大水平位移和最大弯矩分别发生在距桩顶17.5 m和18 m左右;在保证基坑安全和降低造价的前提下,该工程支护结构参数的最优选择是桩径1200 mm,咬合量300 mm;在最优支护结构参数下,开挖完成后基坑土体最大沉降为16.99 mm,满足要求,但土层回弹值达到110.45 mm,因此基坑的施工过程中应密切注意防止坑底隆起。本研究对复杂填海地层支护及监测方案的选择有借鉴意义。     

砂土地区深基坑稳定性评价及力学效应分析

结合某地铁车站基坑开挖工程,基于基坑支护结构的现场实测数据,对排桩内支撑基坑支护体系桩顶水平位移,桩体侧向位移及基坑周边土体沉降量进行分析,得出基坑围护结构各项位移和周边土体沉降随时间及开挖深度的变化规律.建立研究区二维有限元模型,并将实测数据与模拟值进行对比,研究支护结构内力变化及桩后土体应力状态.研究结果表明:基坑长边桩顶水平位移约为短边桩顶水平位移的3倍,桩体最大侧向变形量位于1/2H(H为基坑开挖深度)处;基坑开挖及降水引起地面沉降范围约3H,基坑周边各监测断面最大沉降量出现在距基坑边22m处(约0.82H~0.96H),内支撑架设有助于增大基坑整体稳定性.     

深基坑开挖中双排桩支护的数值模拟及性状

为研究深基坑开挖中双排桩支护结构的内力和变形规律,结合实际工程,建立双排桩、预应力锚杆联合支护体系的数值计算模型,对不同开挖过程中桩-土相互作用机理、支护结构内力、变形和土压力分布特征进行研究,讨论排距、桩长和冠梁刚度等参数对基坑稳定性的影响。研究结果表明:锚杆作用部位桩身将产生较大的反向弯矩,基坑监测时应重点关注;当排距为(3~4)d(其中d为桩的直径),桩长约为开挖深度的1.7倍时,双排桩结构将发挥较好的支护效果;适当增加冠梁刚度将有效地协调前后排桩,减小土体侧向位移。