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。     

某市政道路人行道内新建给水管槽对既有排桩挡墙的影响分析

为预估市政道路人行道位置开挖管槽基坑对既有排桩结构的影响程度,应用基于地勘建立的规范法和有限元分析方法,建立以排桩锚杆结构—岩土—管槽开挖回填为基础的数值模型,研究管槽开挖的各阶段对排桩锚杆结构的影响.经规范法验算,管槽开挖后,原锚杆仍能满足边坡稳定的要求;对排桩结构最大应力、位移的分析表明,管槽开挖及回填对排桩锚杆结构的影响较小,内力变化不大;即使最不利工况下的内力也满足规范要求.不过考虑到现场情况复杂多变,后期施工仍应加大重视,防止因其他因素引起位移及内力超限.     

深基坑支撑效应

应用杆系有限元法分析研究了深基坑支撑结构的刚度EA、位置Sx、道数和支撑预应力Fr等对支护桩的位移和内力M的影响．单支撑时存在着一个合理的支撑位置，当支撑布置在该位置时，桩身的最大位移或最大内力最小，按照变形控制原则确定的合理支撑位置距离桩顶约为基坑开挖深度的0．3～0．4倍．支撑存在着一个临界刚度，当支撑刚度达到临界刚度后，支撑刚度的变化对支护桩身的内力和位移几乎没有影响．该研究为合理地进行支撑结构设计和施工提供了理论依据．     

旋流池半地下连续墙筒形结构内力变形分析

基于弹性薄板理论,推导出旋流池开挖过程中一种新的围护结构半地下连续墙,在侧向水土荷载作用下的变形和内力方程.根据理论公式,系统地分析了端部自由和端部固定两种边界条件下旋流池半地下连续墙筒形结构的变形和内力特点,并分析了各参数包括筒壁厚度、直径、高度和模量对其内力和变形的影响.研究结果表明,旋流池半地下连续墙围护结构在侧向水土荷载作用下的内力主要以环向压力为主,弯矩和剪力值除在端部较大外,其余位置都较小;当端部固定时,最大变形值出现在中部靠下的位置,变形值总体上较小;在各种影响因素中,旋流池半径对筒壁的内力和变形影响最大.最后,对旋流池半地下连续墙筒形围护结构的设计计算提出了建议.     

深基坑桩锚支护的数值模拟

对利用FLAC3D进行深基坑数值模拟时经常遇到的一个关键而又常被忽视的结构单元连接问题进行了详细探讨,阐述了结构单元的连接方法、种类与性质,利用结构单元连接理论对某一采用桩锚联合支护的深基坑开挖工程进行了模拟分析,研究了桩的最大水平位移、弯矩、内力以及锚杆轴力、附近建筑物基础底面沉降随施工过程的变化规律。指出桩的最大水平位移并不是发生在桩顶处,而是在基坑开挖到的位置附近;桩的弯矩在整个桩长范围内正负交替出现;桩的受力主要为压力,而且最大值也是出现在基坑开挖到的位置附近;锚杆轴力在端部最大,然后逐渐减小,在尾部几乎为零;附近建筑物基础在靠近基坑一端有被抬升的趋势,而另一端则有下降的趋势。     

相邻双基坑开挖相互影响二维性状分析

以某实际相邻双基坑工程为原型,利用PLAXIS建立相邻基坑开挖的二维模型,采用HS土体本构模型,分析相邻基坑同步开挖对土体位移、支护结构变形与内力的影响;考虑不同开挖工序和不同基坑间距,分析相邻基坑开挖的影响范围和基坑支护结构在不同开挖工序下的变形特征.对相邻基坑同步开挖下的支护结构位移进行了实测.结果表明,邻近基坑开挖卸荷对基坑间土体沉降、坑底隆起、坑外地表沉降、支护结构内力与变形等产生明显影响.相邻基坑间距、开挖顺序和支护方式是其主要影响因素.     

坑内土体开挖对工程桩变位影响分析

软土地区由于基坑内土体开挖不当引起的工程桩变位事故频频发生,造成很大的经济损失,给工程安全带来隐患,因此迫切需要解决这个问题。从分析基坑土体开挖时工程桩上受到的荷载作用入手,研究了滑动土体及施工荷载对工程桩变位的影响,运用弹性抗力法分析了荷载作用下工程桩桩身任一点内力和位移分布情况。对某工程实例进行分析,计算开挖时作用于桩身的最大弯矩及其位置,与现场实测的桩身断裂位置基本一致,表明开挖形成的临空面滑动土体及施工荷载引起的水平荷载是导致桩身偏位甚至断裂的根本原因。     

隧道开挖对临近不同相对刚度比桩基影响研究

为了系统研究桩土的相对刚柔性对隧道开挖引起的邻近桩基附加位移和附加内力的影响规律,本文采用三维数值分析方法,通过变换桩基弹性模量、半径和桩长而获得不同桩土相对刚度比,对比分析了隧道开挖时不同桩土刚度比的桩基附加位移和内力的变化规律。结果表明:在桩长一定的情况下,桩土刚度比越大,隧道开挖对桩基产生的附加内力越大,附加位移越小,尤其是桩基的竖向附加沉降量随桩土刚度比的减小而急剧增大;在弹性模量和桩径一定的情况下,桩土刚度比越大,桩基产生的附加内力越小,位移越大。因此,隧道开挖时需对不同刚柔性桩基加以区别保护,研究成果可为隧道施工和设计提供参考。     

地铁隧道盾构法施工对不同类型桩基的影响

通过数值仿真试验,分析了盾构法隧道施工对邻近摩擦型与端承型单桩与双桩内力的影响,并对双桩与对应位置单桩内力试验结果进行了对比分析.由对比分析结果可知,对于摩擦型双桩,由于开挖引起桩间土侧摩阻力增加,因此开挖后前桩轴力增幅与对应位置单桩相比减小,对于端承型双桩,前桩轴力增幅与对应位置单桩相比基本不变;对于后桩,由于前桩遮挡作用,开挖对后桩轴力影响大为减弱,且端承型桩减小幅度比摩擦型桩小.开挖引起水平洞轴线以下后桩桩身弯矩发生大幅度减小,端承型减小幅度小于摩擦型;对于摩擦型与端承型双桩,由于承台联结作用,洞顶水平线以上后桩桩身弯矩趋于与前桩相同.     

重叠隧道施工次序数值分析研究

本文利用ANSYS软件对水平重叠隧道断面进行计算，初步分析了在不同施工顺序下地层位移、围岩应力、结构内力的特点。结果表明：后施工隧道对先施工隧道有较大影响；开挖顺序不同，地层位移及塑性区亦不同，但开挖顺序对最终结构内力几乎无影响；先开挖下洞更有利。     

高铁隧道穿越采空区段围岩变形受力规律分析

为研究高铁隧道过采空区段的围岩变形规律,本文以太焦高铁皇后岭隧道典型过采空区段工程为背景,通过对典型断面进行隧道围岩变形和拱架内力的持续监测,对比分析不同施工阶段下高铁隧道围岩变形受力规律。分析结果表明：上台阶开挖时是围岩变形发生的主要阶段,隧道最大沉降变形发生于拱顶,占总变形比值的50%以上,且隧道距离采空区底板距离越近,围岩受开挖和采空区扰动影响越大;钢拱架受力为全环压应力,整体分布呈现“上大下小”、“不均匀对称”的特点,受力最大位置出现在拱顶和右拱肩位置,并且拱架受力随着掌子面的远离,其轴力变化速率呈现出逐步减少的趋势。结合位移和应力监测数据分析结果,采空区对隧道的影响高度约为25.7m。研究成果可为类似隧道过采空区工程的设计、施工提供借鉴和参考。     

深基坑开挖引起的支护结构受力特性研究

基于修正摩尔库伦本构模型,采用MIDAS/GTS对基坑开挖及支护全过程进行数值模拟,对深基坑开挖引起的支护结构受力特性进行了研究,并与实际监测结果进行对比分析．研究结果表明,基坑开挖引起的内支撑内力主要是轴力,开挖完成时最大轴力约为-2 085 k N,位于第三道内支撑处;基坑开挖引起的地连墙内力主要是弯矩,开挖完成时最大弯矩约为498.1 k N·m,监测值约为522.8 k N·m,均位于第三道内支撑和开挖面之间,现场实测结果与数值模拟结论一致．该研究成果对深基坑开挖过程中动态演化过程认识和变形破坏防治具有一定参考意义．     

海底隧道CRD法各施工部开挖对结构内力影响

以采用多部开挖矿山法施工的厦门东通道海底隧道为研究对象,选取四部开挖CRD法断面,研究CRD1、2部和CRD1、3部两种不同的开挖顺序对结构内力的影响。用振弦式钢筋计对隧道初期支护及临时支护的钢支撑进行应力监测,换算出钢支撑实际内力。对监测数据运用有限元方法进行数值建模计算,将监测数据分析结果与数值计算结果进行比较分析。研究表明:采用CRD1、2部超前开挖时的结构内力要略大于CRD1、3部超前开挖,CRD3部的开挖对结构内力的影响较大,两种开挖顺序的安全系数都满足规范要求,所以结构是安全的。     

基于有限差分法的基坑围护结构变形分析

针对基坑开挖过程围护结构变形稳定性问题,基于有限差分数值方法,以合肥地铁大东门车站为研究对象,分析了基坑开挖过程中深基坑土体和围护结构的内力及变形情况.研究表明:随着深度的加大,地下连续墙围护结构水平变形不断增大,墙体向基坑内不断发展变形,形态上呈凸肚状;基坑开挖过程中最大主应力和最大主应力差均在围护结构上,最大剪应力和塑性区主要分布在基坑的底部和周边地表;基坑交界处的桩轴力较大,并且轴力变化曲线呈折线形.     

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.     

某深基坑的空间力学性能分析

为了进一步研究深基坑空间力学性能及支护结构的协同作用,采用FLAC3D岩土分析软件,对某商住楼进行了不同工况下的位移、内力等力学性能数值分析,分析表明,对于内支撑梁而言,每一步开挖均对已有内支撑梁存在一定程度的影响,但影响程度较小,随着开挖的进行,内支撑梁的最大弯矩存在减小的现象,但总的来看呈增加的趋势,增幅较小。对于冲孔桩而言,随着开挖进行,冲孔桩的各弯矩都有不同程度的增加。通过此文分析,对此基坑的施工具有一定的指导作用。     

隧洞施工期有限元仿真分析

利用ANSYS APDL参数化有限元分析技术和生死单元技术,对西藏高海拔地区某一工程的引水隧洞施工期进行有限元仿真计算,基于岩石力学方法的围岩——结构模型对初期支护方案进行内力和变形的分析计算,同时得出了围岩开挖后的应力状态、塑性区大小和洞周变形等,从而可判断初期支护参数的选择是否合理。结果表明:1开挖初期支护后在围岩应力的作用下,发生了指向临空面的位移,最大位移发生在底板,值为4.601 mm,方向铅直向上,洞周的收敛位移都不大,围岩在施工中是稳定的;2最大应力值出现在底板两侧的边角位置,顶拱的拱铰处发生应力集中;3应力应变符合施工期隧洞工程的一般规律。     

单跨简支开洞墙梁内力计算方法的研究

根据墙梁有限元程序计算结果 ,分析了洞口宽度和洞口位置对托梁最大内力的影响 ,并提出开洞简支墙梁托梁内力计算的建议公式。     

基坑排桩支护结构选型的技术经济分析

针对某粉土地质条件进行建模,利用弹性地基梁法计算了不同桩间距、桩径、嵌固深度在不同开挖深度等多种组合下的最大水平位移,最大弯矩,最大剪力,以及不同锚杆位置在不同开挖深度下对应的的最大水平位移,最大内侧弯矩、外侧弯矩,最大剪力和锚杆轴力,采用支护结构变形控制标准,通过分析发现其中的规律和技术可行的方案,并进一步结合支护桩常用施工方法与现行定额进行经济分析,寻找经济方案,以提出具有工程指导意义的建议.     

单跨简支开洞墙梁内力计算方法的研究

根据墙梁有限元程度计算结果，分析了洞口宽度和洞口位置对托梁最大内力的影响，并提出开洞简支墙梁托梁内力计算的建议公式。