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.     

城市隧道同时侧穿桩基和下穿既有隧道变形分析

为研究城市隧道同时侧穿桩基、下穿隧道的受力与变形规律,依托大连东港商务区220 kV电力隧道主体施工工程,通过单桩水平位移方程与经验参数修正公式、Peck公式相结合,对桩基、既有隧道变形进行理论分析和计算,并采用数值模拟试验和现场实测验证。分析了电力隧道开挖对桩基位移及受力的影响规律,研究了既有隧道的沉降变形。研究结果表明：桩基水平位移及桩端沉降均随电力隧道施工的进行不断增加;随着桩身深度增加,桩身轴力先增大后减小;随着隧道与桩间距增加,桩身轴力先增大后趋于稳定;桩身弯矩在不同深度内均随隧道与桩距离增大而增大,但增幅较小;既有隧道的存在也会对桩基产生变形影响;数值模拟得到的既有隧道最大沉降位移为7.34 mm。数值模拟结果与理论计算及现场实测结果一致。研究结论为同时穿越的类似工程提供参考。     

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。     

杂填土地层深基坑微型桩-锚-撑组合支护体系受力特性原位试验

为深入研究杂填土地层深基坑桩-锚-撑组合支护体系受力特性,依托青岛市某深基坑工程开展微型桩-锚-撑原位试验,分析不同开挖工况下双排微型钢管桩桩身弯矩与预应力锚索轴力的演化规律,揭示该支护体系下前、后排桩的受力性状、预应力锚索应力分布特征,探讨邻近建筑物、基坑暴露时间及钢支撑拆除对该支护体系内力的影响。研究结果表明：1)在基坑开挖过程中,前排桩在受力中起主导作用;当开挖至基底时,桩身最大正、负弯矩极值呈现增大趋势,且极值点不断下移,开挖面以上桩身弯矩均呈正“S”型分布。2)开挖深度增加引起开挖面上、下1.0 m范围内桩身弯矩显著增大,前排桩桩身的反弯点分别位于钢支撑下方0.5 m、开挖面位置。3)在开挖过程中,锚索轴力沿埋深方向呈现减小趋势,锚固段前端1.5 m之后的轴力基本不变或呈微小波动。4)锚索锚固段应力高度集中在锚固段前端4.0 m以内的区域,约为锚固段长度的44%,锚固段末端基本未产生轴力,可对该段长度进行优化处理。5)邻近建筑物对微型钢管桩桩身受力影响较小;随着基坑暴露时间增加,桩身弯矩呈微小增长趋势;钢支撑拆除后,前排桩的弯矩变化集中在0.38H～0.96H(H为基坑开挖深...     

整体桥扩孔微型桩－土相互作用拟静力试验

为研究不同扩孔参数对整体桥扩孔微型桩受力性能的影响,以扩孔微型桩为研究对象,通过单向循环位移荷载进行控制,进行5根不同扩孔参数下微型桩的拟静力试验研究;同时对微型桩的桩顶位移-荷载曲线、弯矩分布、桩身位移和土抗力等进行分析.结果表明:扩孔内填料刚度越小,微型桩变形能力越好,在3.0D～6.0D(D为桩径)埋深范围内,其土抗力也越小,且对于桩身位移影响也较小,但桩身弯矩增大;相比于浅扩孔,深扩孔的微型桩承载能力小,但变形能力好和桩身弯矩较大;扩孔孔径越大,桩身土抗力越小,桩身弯矩越大,且对桩身侧向位移影响较大;扩孔深度和扩孔孔径一般控制在3倍桩径时可有效提高微型桩的变形能力.     

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.     

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。     

兰州地铁深基坑开挖与支护三维数值分析

以采用明挖法的兰州市某一地铁深基坑为例.对深基坑周围的地质勘查报告进行详细分析,考虑其初始地应力、车站主体结构、施工过程及土层的物理力学参数等诸多因素,采用有限元软件对基坑开挖与支护全过程进行模拟研究.通过计算,对不同开挖阶段的桩身位移和弯矩、地表沉降进行分析;讨论围护结构和支撑体系的参数改变对深基坑变形的影响.分析表明:支护桩的位移随开挖深度的增加而增加,并且桩身位移曲线有明显的"鼓肚"现象;桩体弯矩呈现两头小、中间大的形状,并且随着开挖的进行,桩体弯矩呈现"S"曲线;深基坑土体的沉降随基坑开挖深度的增大而增大,最大沉降出现在桩后15m左右处;支护桩的变形随桩体埋深、支撑条件的变化而变化.     

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.     

后张法预应力混凝土工字型桩力学性能试验

参照有关规范、理论及试验标准,对后张法预应力混凝土工字型截面桩进行抗弯、抗剪力学性能试验,通过分析2根受弯试验桩和2根受剪试验桩在受荷过程中裂缝的开展情况,测出工字型桩抗裂弯矩、抗弯承载力、抗剪承载力实测值;同时为完善预应力工字型桩力学性能理论公式,将试验结果与预应力工字型桩力学理论计算结果进行对比,分析两者是否存在较大的偏差。结果表明:工字型桩力学性能理论计算结果与试验结果基本上一致,差异较小,可以作为工字型桩力学性能理论计算公式;预应力工字型桩相比同等类型的矩形桩和方桩在力学性能、工程应用方面均具有一定的优势,发展前景良好。     

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。     

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。     

土体侧移作用下轴向受荷单桩承载性状数值分析

地下工程开挖引起的土体侧移对邻近轴向受荷桩的承载和变形性状可能会产生负面影响,对于这一问题目前还缺乏充分的研究.采用有限差分软件FLAC 3D(fast Lagrangiananalysis of continua 3D)进行分析,讨论轴向受荷桩在土体侧移作用下的承载和变形特性,重点分析了土体强度、桩身刚度以及桩顶不同约束条件下的单桩性状.数值分析表明,在竖向荷载和侧向土体位移耦合作用下,轴向荷载的增加或者侧向位移的变大,对桩身变形和弯矩有着明显的影响,而土体强度、桩身刚度以及桩顶约束条件也会对桩的受力特性产生不同程度的影响,在工程实践中应予以充分重视.     

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。     

跨越地铁隧道超高层建筑桩筏基础数值模拟及优化设计

基于某跨越地铁超高层建筑的设计实践,采用Mohr-Coulomb屈服准则,利用ABAQUS建立三维有限元数值模型,研究地铁隧道穿越建筑物基础时对桩筏基础变形和内力的影响,并根据数值计算结果对经验方法的设计进行优化。数值分析结果表明:开挖增大了筏板的弯矩;隧道开挖会引起附近群桩向隧道方向挠曲变形,且前排桩的变形大于后排桩的变形,同一排桩中边桩变形大于中桩变形;隧道开挖对桩的桩身轴力、弯矩及水平变形的影响主要发生于桩顶至3倍隧道埋深的桩身范围内;随着盾构掘进正面推力和径向压力的增大,桩身挠曲变形逐渐减小并最终使桩身发生远离隧道方向的挠曲变形。     

软土地区地下室增层开挖对既有桩基沉降性状的影响

首先,通过荷载传递法建立轴向荷载作用下单桩的受力模型并得到其控制方程,然后引入桩侧软化及桩端双曲线荷载传递函数,同时给出极限侧摩阻力及极限端阻力的表达式。在此基础上,结合工程实例,通过自编的迭代程序得出单桩的p-s曲线,并与已有的计算方法进行比较,验证提出计算方法的可行性。研究开挖深度对若干关键问题的影响,如桩侧极限摩阻力、桩端极限阻力及基桩承载性状。最后结合案例分析增层开挖施工前后,单桩在极限承载力及工作荷载作用下产生的沉降量。研究结果表明:不同的开挖深度对桩端极限阻力影响较小,而对桩侧极限摩阻力影响较大;随着开挖深度增加,桩顶沉降量也不断增大。该工程的增层开挖在变形控制方面安全可靠。     

基于渗流应力耦合的基坑开挖受力特性及其对邻近地铁隧道的影响

基于流固耦合理论,采用修正摩尔库仑本构关系,建立三维仿真模型,分析渗流特性、基坑开挖过程、不同降水速度下基坑施工特性以及其对邻近地铁的影响,并与实际监测结果进行对比分析。研究结果表明:土体渗流呈现空间差异性与时间差异性;基坑内降水速度对基坑外侧的地层变形影响较小;随开挖深度增大,土体位移增大,排桩水平位移总体上大于竖向位移;应力集中造成的基坑角部弯矩较大,在工程实践中应设置角部支撑分散应力集中产生的不利影响;锚固单元体系安全系数可满足设计要求;地铁区间隧道形状呈扁平状的椭圆形发展,隧道顶部及左右侧腰部受力较大,在设计施工中应进行配筋等加强处理;基坑开挖降水引起的左线隧道附加弯矩整体上明显大于右线隧道的附加弯矩;地铁隧道最大弯矩发生在左线地铁隧道中部靠近基坑位置;考虑流固完全耦合分析的计算结果与现场实测结果接近。     

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。     

非对称开挖局部构件失效对支护体系的影响

针对非对称开挖基坑长度方向由局部破坏引发的基坑连续性倒塌问题,利用三维有限元软件PLAXIS 3D,采用构件拆除法对非对称开挖基坑局部构件失效情况下整体支护体系的响应进行了分析。结果表明:支撑失效后,位于失效区的桩产生卸荷效应,土压力降低,而邻近失效区反之,最近的未失效支撑处桩身弯矩增加较大;在支护桩失效后,失效桩同侧的未失效桩桩后土压力和弯矩显著上升,异侧减小;深侧桩通过支撑对浅侧桩产生向基坑外的推挤作用,深侧桩失效后,浅侧桩出现反推挤现象;土体最大沉降量浅侧较深侧小,沉降量随失效桩数增加愈来愈大而沉降范围基本不变;挖深差愈大土压力变化系数及弯矩传递系数愈大;挖深分界线改变对土压力及桩身弯矩影响均很小。提出了考虑连续性破坏时对支护桩配筋弯矩放大以提高支护结构冗余度的设计方法。