多层连接双排桩基坑支护FLAC-3D数值模拟及分析

为了研究多层连接双排桩支护结构桩间距对支护性能的影响,运用FLAC3D建立了深基坑多层水平连接双排桩支护的计算模型,进行分层开挖三维动态模拟计算,同时讨论了排距、桩长等参数对桩顶位移的影响。通过多工况数值分析求得:当桩长约为开挖深度的1.8~2.0倍时,排距与基坑开挖深度之比为0.43~0.50,基坑支护效果较好。为探究多层水平连接双排桩支护结构提供有益指导。     

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.     

设计参数对深基坑双排桩支护结构影响的数值分析

以广西南宁轨道交通4号线围合区基坑工程为依托,采用有限元软件ABAQUS建立深基坑双排桩支护结构的数值模型并结合现场实测数据分析双排桩支护结构的位移与变形规律.通过改变双排桩支护结构的排距、桩径、桩身刚度及连梁高度,分析设计参数改变对支护效果的影响.结果表明:双排桩支护结构的最佳排距为4～6倍桩经;增大桩径,桩身位移的减小幅度不大,成本允许时,可以适当增加桩径;桩身刚度增加到一定程度后,对双排桩的水平位移的减小效果趋于不变;连梁高度大于1m时,对双排桩支护效果的提升有限.     

倾斜桩支护结构的工作性能和基坑稳定性

倾斜桩支护结构是较为新颖的基坑支护结构,运用有限元方法研究了倾斜桩支护结构的工作性能和基坑的稳定性.研究结果表明:相比于传统悬臂直桩,倾斜桩支护结构能够显著减小结构位移和内力,基坑稳定性更高.对于纯斜桩支护结构,基坑主动区作用于支护桩上的土压力减小,使得其变形和内力均小于悬臂支护桩.倾斜桩组合支护结构中,冠梁、直桩(或斜桩)及斜桩组成了一个空间结构,整体抗倾覆刚度较大,同时斜桩受到较大的轴力,内斜桩和外斜桩分别起到了类似斜撑和锚杆的作用,因此其支护性能和基坑稳定性均高于纯斜桩支护.倾斜桩组合支护结构在倾斜桩倾角接近20°时,其变形控制能力接近于桩顶设一道支撑的直桩,且支护桩弯矩较悬臂直桩大幅降低.倾斜桩组合支护结构具有变形小、造价低、便于基坑开挖等优点,值得推广及进一步深入研究.     

双排桩尺寸效应的有限元分析

在双排桩支护结构中，尺寸效应（文中主要考虑桩距和开挖宽度）是一个需要考虑的重要因素．为此，采用有限元程序ABAQUS建立双排桩支护结构的有限元模型，以接触面的形式考虑了桩土的相互作用，分析了深基坑开挖中双排桩的桩距和开挖宽度等对双排桩支护结构的影响，并且比较了同等桩距条件下的双排桩和单排桩．研究结果表明，比较合理的桩距为（2～2．5）d（d为桩径），基坑的开挖宽度对支护结构内力和变形的影响不可忽略。     

锚索双排桩深基坑开挖受力特性研究

通过对实际工程锚索双排桩深基坑的开挖计算分析,研究矩形布桩方式的双排桩受力变形特征。结果表明:(1)前排桩开挖面以上主要承受被动土压力,开挖面以下主要承受主动土压力;(2)受冠梁的约束,前后排桩顶部位移相同,但桩顶以下前排桩的位移小于后排桩的位移;(3)锚索只对双排桩的剪力分布有较大影响,对弯矩分布、最大弯矩值、位移的影响较小;(4)后排桩基坑开挖面以上土压力为主动土压力,在基坑开挖面以下土压力主要为被动土压力。     

双排桩支护结构土压力的数值模拟

为了更准确的设计双排桩支护结构,结合FLAC3D软件,运用数值模拟方法研究了双排桩土压力的分布.研究表明:前、后排桩桩前被动土压力分别呈S形和线性分布,其值接近静止土压力,后排桩桩前土压力在基坑开挖面以上小于静止土压力,以下大于静止土压力;前、后排桩桩后土压力较接近静止土压力,基坑开挖面以上小于静止土压力,以下大于或存在大于静止土压力的部分;各种排距下桩间土对前后排桩桩侧土的压力大致相等.     

桩锚支护结构计算模型中支点弹性系数的时变性分析

根据桩锚支护结构的受力和变形特点,研究分析了桩锚支护结构计算模型中支点弹性刚度系数的动态时变性;讨论了随桩内侧坑底土的持续反弹以及不同工况下随着基坑开挖深度的逐渐增大,进而导致弹性支撑刚度系数的减小的变化规律.为桩锚支护结构施工进程中受力变形的设计计算和过程控制提供了动态计算模型.     

阳角型基坑双排桩支护结构的空间特性

针对阳角型基坑的空间效应问题,提出了双排桩支护结构空间协同变形的简化计算方法.基于双剪统一强度理论,考虑中主应力作用的发挥程度,假定邻近阳角区域的土压力沿坑壁呈线性分布,并将另一侧支护结构对圈梁的约束作用简化为一弹簧支座,根据变形协调原理,推导出了考虑圈梁和桩-土相互作用的双排桩空间效应的理论解.计算结果表明:随着弹簧刚度K的增大,圈梁变形形态逐渐由发散型过渡为收敛型,其支护性能亦得到充分利用;当K=0时,圈梁刚度的增加无助于阳角区域自身变形的降低;加强支护桩与连梁的节点设计,以及保证两个交叉方向支护结构的稳定连接,将显著改善阳角部位的变形性能,提高基坑支护的安全性.     

多种支护形式并用的深大基坑支护实例

为了使西北地区大深基坑设计更加合理,用合理的方法和技术去解决基坑支护工程中存在的问题。依托西宁市水井巷商务片区一期基坑工程,进行了多种基坑支护形式并用的优化设计研究,将原方案一桩到底优化为上部土钉墙+下部排桩锚杆联合支护体系。上部通过采用坡度尽可能缓的土钉墙,卸除土体荷载,有效地减小了主动土压力;下部采用在桩身最大弯矩处局部加密配筋优化的桩锚支护结构,同时将东西侧与北侧锚杆排数进行合理优化,有效地控制了基坑开挖过程中产生的变形,降低了工程造价。另外,土钉支护结构在该基坑的成功应用再次证明,多级土钉墙在深基坑工程中的应用有待进一步研究。     

基坑开挖对周边环境的影响分析

为探究基坑降水开挖过程中基坑及周边环境的响应,以西北某实际基坑工程为背景,通过Plaxis 3D软件建立模型,分析了基坑开挖过程中基坑及周边环境产生的变形和围护结构锚杆上力的变化.结果表明:基坑开挖产生的土体变形是一个三维问题,剖面土体的变形受基坑阴、阳角的影响,这种影响的强弱与剖面距基坑阴、阳角的距离有关;在基坑围护结构中,锚杆锚固效果比土钉好30%左右,桩锚支护效果比复合土钉墙好20%左右;下排锚杆比上排锚杆承担更多的主动土压力,其自由段轴力比上排锚杆大;位于复合土钉墙支护段附近的道路受基坑开挖影响,其倾斜方向由最开始的朝坑外倾斜转变为朝坑内倾斜;位于桩锚支护段附近的既有建筑变形均在相关规范允许范围内,周边既有建筑处于安全状态.     

预应力锚杆复合土钉墙的侧向变形

为了研究土钉加预应力锚杆复合土钉墙柔性支护结构的侧向变形,通过考虑柔性支护结构中土体自身的抗侧移刚度,将土体简化为无数个连续分布的土弹簧模型,并考虑土弹簧刚度随土体的塑性发展而折减.基于基坑开挖产生的土压力由土体、土钉和预应力锚杆按刚度大小共同分担的假定,以及预应力以外荷载的形式作用到土体的假定,得到柔性支护结构中土体在自身所分担的土压力荷载、预应力和地面超载的共同作用下侧移变形的计算方法.采用有限差分软件FLAC3d对某一工程实例进行数值模拟,并与采用该方法计算所得结果进行对比,结果显示两种途径所得变形基本一致,表明该方法可以计算柔性支护结构的基坑侧向变形.     

一类双排桩支护结构参数优化与工程应用

由于支护空间受到限制等原因,一类双排桩支护型式设计为前后排桩之间没有土体,形成只有后排桩挡土的空间门架式结构。比较分析了一类双排桩三种计算模型之间的差异,在已给出此类双排桩支护结构内力及变形计算方法基础上,结合基本算例,进一步分析竖向弹簧刚度、连梁高度、排距及桩的入土深度对双排桩内力及变形的影响。通过对结果的分析,给出了一类双排桩支护结构设计的参考值。由于弯矩最大值发生在前排桩顶,提出了加强桩顶结点刚度措施的建议。最后结合工程实例对内力变形计算值与实测值作了比较分析,验证了理论分析的合理性,所得结论对一类双排桩支护结构设计具有一定的参考价值。     

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.     

基于协调变形的桩锚与土钉联合支护结构的设计计算

在桩锚与土钉联合支护结构的设计计算问题中,首先就要分析联合支护中桩锚结构和土钉结构所能承担的土压力.由于锚杆和土钉作用力的发挥依赖于基坑侧壁变形,因此研究桩锚与土钉联合支护结构中土压力的分配问题应考虑基坑开挖过程中侧移的发展进程,按协调变形来计算桩锚与土钉各自承担的土压力.通过对工程实例中基坑边壁侧移的计算,并与监测结果进行对比,验证了基于协调变形的联合支护结构的设计计算方法的合理性和工程适用性.     

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。     

桩锚与土钉联合支护结构的概念优化设计

土钉支护体系通过土中设置钉体加强边壁土体,得到支护功效.边壁原状土体强度可得到最大程度的发挥.桩锚支护结构主要通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性,控制基坑边壁侧移;将桩锚与土钉构成联合支护结构时,土钉对土体的加强作用使作用于桩锚结构上的土压力得到显著减小,锚杆预应力水平得到显著降低.本文根据桩锚与土钉联合支护结构的受力变形特点和二者的协同工作机理,研究了联合支护结构的概念优化设计方法.     

双排桩支护结构受力参数影响分析

以武汉时代广场深基坑工程为研究背景,针对门型双排桩支护结构在武汉地区(长江Ⅰ级阶地)的应用,对双排桩支护结构受力机理及其力学参数进行数值模拟分析,研究了桩径、桩长、排距、连梁及旋喷区弹性模量等参数对双排桩支护结构受力及其稳定性的影响,得出一些可供实际工程参考的结论,最后根据分析结论进行双排桩支护参数优化设计.     

富水圆砾层深基坑双排桩变形特性

以南宁地铁4号线那洪立交站附属围合区富水圆砾层深基坑为工程实例,对围合区基坑双排桩的桩顶水平位移、桩身水平位移、坑外地表沉降及地下水位进行监测,进而对基坑双排桩支护结构的变形规律进行分析,同时对止水帷幕效果进行评价.结果表明:受基坑开挖及圆砾土性质影响,桩顶水平位移在前期增长较快,受泥岩流变特性影响,停工期的变形呈现一定时间效应;桩身水平位移曲线呈"鼓胀"形,因双排桩刚度大且能够协调自身内力和变形,最大值仅为23.22 mm,桩底处几乎没有产生位移,嵌固稳定性较好;坑外地表沉降曲线受桩侧阻力影响呈"凹槽"形分布,最大值仅为0.12％H(H为基坑深度),基坑开挖对周边地表的影响主要在0.7H范围内的主要影响区;相较于监测起始水位,坑外地下水位最低点为950 mm,表明高压旋喷桩具有良好的止水效果.综合分析在圆砾层中采用双排桩支护结构是可行的,采用高压旋喷桩止水帷幕能满足施工要求.     

复合土钉支护的软土基坑开挖有限元模拟分析

基于平面应变假设,采用自行编制的有限元程序建立数值计算模型,考察某复合土钉支护工程下的软土基坑开挖变形性状及土钉的受力情况.结果表明,深搅桩-土钉/锚杆支护软土基坑中,锚杆张拉力的作用对基坑水平位移及受力影响较大;复合土钉支护结构并无特别针对坑底土体隆起的加固措施,须采用考虑时空效应的分层分块的开挖模式,以确保坑底隆起...