基坑开挖对坑内工程桩影响的实测及有限元分析

基坑开挖对坑内工程桩的影响越来越受到工程界的重视.对天津站地下换乘中心盖挖逆作法基坑工程开挖过程中支承于桩基上的钢管柱的竖向位移进行了实测,在此基础上进行了有限元分析.实测结果及有限元分析表明：基坑开挖可导致工程桩产生较大隆起,截至底板浇筑完毕本工程实测钢管柱顶最大值达到33,mm,钢管柱之间及钢管柱与地下连续墙之间产生了可观的差异竖向变形.随着盖挖逆作法基坑分层降水、分层开挖及分层施做地下结构,钢管柱的竖向位移呈波动式发展.坑底以下土体的隆起除在引起桩发生较大的竖向位移外,在桩身还可引起一定的拉力.不同位置处工程桩对应桩身拉应力和侧阻分布相差较大,基坑边部桩受地连墙变形影响较大.在桩顶作用有较大荷载的情况下,基坑开挖后,桩身中下部仍会产生较大的拉力,在设计时须加以考虑.     

基坑开挖对临近桩基影响的数值分析

临近建筑物的桩基础受到因基坑开挖引起的土体侧移作用,导致桩身产生附加弯矩、应力和位移。采用三维有限元法分析了桩基和基坑的间距、桩基刚度、桩顶竖向荷载和桩基顶部约束条件等对桩基附加弯矩、位移的影响,得出了一些有意义的结论,为类似的工程分析提供一定的理论指导。     

深开挖基坑回弹引起的坑中桩受力与位移计算

深基坑开挖卸载坑底土回弹会对坑底桩的受力性状产生影响.在不考虑桩身自重的情况下以残余应力法和Mindlin解为基础,以桩土位移协调和桩体受力平衡为条件,研究刚性桩桩体回弹量和桩侧摩阻力分布.分析结果表明,桩体的位移量随着桩长和桩径的增长而减小,桩径的变化对中性点的深度位置以及桩侧摩阻力的分布形态影响很小.中性点随着桩长的增加其深度位置逐渐下移.当桩长相对较短时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加为增大;当桩长相对比较长时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加而增大,最后出现平缓的趋势.中性点随土体回弹再压缩模量的增大而下移,桩体回弹量随土体回弹再压缩模量的增加而减小,后趋于定值.     

软土地基基坑开挖对坑底桩受力与位移影响的时效分析

深基坑开挖卸荷会对坑底工程桩的桩身受力和位移特性产生影响,同时在实际工程中,软土在开挖情况下具有较为明显的蠕变效应,但较少有人研究蠕变对坑底工程桩桩土相互作用的影响。采用两阶段分析方法,第一阶段基于H-K三参量模型推导出Mindlin的时域解,提出了一种用于计算基坑开挖卸荷引起的坑底土体竖向附加应力的计算方法,并进一步解得坑底土体竖向位移场的时域解。第二阶段通过建立桩身控制方程,利用有限差分法得到开挖卸荷后考虑坑底土体蠕变变形的单桩非线性分析方法。研究结果表明,得到的时域解能够较好地反映软土基坑开挖条件下考虑土体蠕变变形时坑底单桩的桩身轴力和位移特性发展趋势,为相关工程提供参考。     

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。     

开挖过程对桩基影响的工程实例对比分析

采用3维快速拉格朗日法(FLAC3D)建立了考虑基坑分步开挖对桩基础影响的动态计算模型.该模型考虑了桩土之间的相对滑移作用,土体采用摩尔-库伦计算模型.计算分析了桩身轴力、桩身最大拉力值及其位置随开挖步的变化,通过与实测值对比验证了模型的准确性,进而对比分析了开挖前后桩基础承载性能的变化,并探讨了开挖后桩基承载力的损失机理.结果表明:基坑开挖使桩身轴力发生明显的变化,开挖后使桩基处于受拉状态,桩身最大拉力值随开挖深度的增加而增大,且其位置随开挖深度的增加而下移;开挖使得桩基的承载性状发生了显著的变化,由于土体卸荷回弹,桩身上部土体对桩周的约束作用明显减小,使得桩顶的荷载向下传递量明显增加;开挖降低了桩基承载力,其损失主要来自桩侧摩阻力.     

大面积基坑开挖工序对邻近供能管沟的影响

以虹源盛世国际文化城A1区基坑工程为背景,采用有限元数值模拟的方法,研究了开挖工序对基坑本身及周围环境的影响.结果表明,相同开挖支护条件下,基坑开挖完成后方案1(以岛式开挖为主)和方案2(以盆式开挖为主)的基坑坑底隆起量、格构柱立柱桩竖向位移、支撑围檩格构柱体系应力、地下连续墙侧移和管沟竖向位移的最终数值大小相近但后者略小;相较方案1,方案2施工过程中各工况土方开挖对基坑本身及周围环境影响的急剧变化程度更缓和,因而更偏于安全.     

深基坑开挖卸荷对既有桩基侧摩阻力影响分析

基坑开挖卸荷导致工程桩桩侧极限阻力降低.建立单桩模型,用Mindlin应力解考虑开挖引起的竖向有效应力变化,分别计算开挖前后的桩侧极限阻力.通过某工程案例,将理论结果与其他结果相对比.最后分析了桩侧阻力降低系数随基坑开挖深度、边长、长宽比及桩长的变化规律.结果表明:桩侧阻力降低系数随开挖深度增加先减小而后缓慢增大,存在谷值临界深度,随开挖边长、长宽比增加先减小而后趋于稳定;增加桩长导致桩侧阻力降低系数增大.     

新型扩挤支盘桩竖向承载特征FLAC~(3D)数值分析

针对新型扩挤支盘混凝土灌注桩的竖向承载力、沉降、桩侧摩阻力等竖向承载特性及桩身荷载传递规律的问题进行了数值模拟研究。研究表明:相对于等截面桩,扩挤多支盘混凝土灌注桩具有承载力高、沉降量小的特性,支盘桩的极限承载力相较等截面桩竖向承载力提高了100%,沉降量大幅减小,两者最大沉降差可达19.781mm。桩身轴力在支盘处变化突出,支盘分担竖向力效果显著;适当增加支盘的个数可以大幅减小桩底荷载,减缓桩侧摩阻力的增加速度。     

SMW工法桩基坑支护与数值模拟研究

SMW工法桩是一种新型的基坑支护形式,它有一些独特的优点,因此得到了广泛的应用。该文通过FLAC3D有限元分析软件对某SMW工法桩基坑支护形式进行数值模拟,得出基坑开挖过程中的桩身水平位移图、基坑地表沉降分布图等,并分析得出:基坑开挖过程中坑壁的水平位移的最大值在距离基坑顶部约为8 m处,基坑周围的竖向位移的最大值在距离坑壁约为9 m处。     

地铁吊脚桩深基坑围护结构及土体变形规律

通过分析典型"土岩二元结构地层"深基坑的特点,选取青岛地铁李村站的吊脚桩深基坑作为研究对象,采用ABAQUS有限元仿真计算,并结合大量现场监测数据分析的方法,对吊脚桩深基坑围护结构及土体的变形规律展开了研究。研究结果表明:"土岩二元结构"地层深基坑具有和土质基坑或岩质基坑显著不同的特点;随着基坑开挖深度的增加,围护结构的侧移逐渐增大,最终的侧移形态为上部小、中下部大的"花瓶形";地表沉降随基坑开挖深度的增加而增加,在开挖深度小于2 m时,地表沉降表现为"三角形"模式;随着开挖深度增加至6 m,沉降模式由"三角形"转变为"凹槽型",此后沉降形态保持为"凹槽型"不变。基坑深层土体沉降曲线性状与地面沉降相似,但沉降的影响范围随着深度的增大有所减小,土岩界面以下地层受上覆土层开挖卸荷而产生的回弹影响非常小。     

逆做法施工坑底回弹对支护结构的影响

在天津开发区软土中设计了第1个采用盖挖逆做法的深基坑.盖挖逆做法有安全、基坑变形对环境影响小等特点.但是,逆做法施工时基坑回弹常引起结构不均匀回弹,回弹在支撑柱中引起附加轴力,此时若支撑柱失稳则导致水平楼盖坍塌;对有支撑柱的内支撑基坑,支撑系统因回弹引起附加弯矩,梁板在过大的附加弯矩作用下易开裂,为此,必须正确计算基坑开挖中的回弹量及其影响.为此采用有限元分析结合实测研究了逆做法施工中的基坑回弹问题,探讨了其对楼板和支撑柱回弹的影响,发现最大的竖向差异沉降发生在围护结构与紧邻围护结构的第1根支撑柱之间,并且楼板与围护结构刚接时,基坑回弹在楼板边缘引起较大的附加弯矩,节点处需要加强.     

基于应变楔模型的堆载下被动斜桩受力变形分析

被动斜桩大多应用于开挖基坑的支护工程中,很少应用于填筑体抗滑工程中,且工程性状尚不清楚.为分析侧向堆载作用下被动斜桩受力变形特性,本文基于应变楔模型（SW模型）,结合Boussinesq解进行双重积分及坐标变换,建立了侧向堆载作用下被动斜桩的挠曲微分方程,推导了其相应桩身内力与侧移的有限差分解,并通过与现场试验和室内模型试验对比验证了本文方法的有效性.结果表明：相同荷载作用下,负斜桩的桩顶侧移与桩身弯矩峰值最小、正斜桩次之、直桩最大;正斜桩和负斜桩的桩顶侧移与桩身弯矩峰值均随其倾斜角的增大而减小.侧向堆载下斜桩桩身变形模式为“平移叠加转动”.桩身常规倾斜角范围内（≤20°）,坡脚处将桩设置成向堆载中心倾斜、倾斜角较大的负斜桩,可以取得更好的工程效果 .     

软土地区超大规模深基坑设计与变形监测分析

于家堡深基坑位于天津软土地区,整体开挖规模达10×104,m2.依据监测数据,详细分析了基坑施工各阶段的围护桩身变形、土体侧移以及坑外地表沉降的变形及发展规律.分析结果显示,该基坑支撑刚度和施加位置对排桩变形模式起决定性作用,桩身最终仍呈"倒三角"悬臂排桩的线性变化规律,最大位移仍出现在桩顶.第2步开挖对该基坑围护结构影响很小,围护桩及土体变形均主要发生在第1步开挖.监测数据分析揭示了该超大规模深基坑的实际状态,可为类似超大规模深基坑工程的围护结构设计和科学施工提供参考.     

基坑群开挖顺序对地下连续墙侧移影响的研究

文章基于修正剑桥本构模型,使用MIDAS/GTS NX三维有限元数值分析软件,考虑3种不同开挖顺序,进行基坑群施工阶段模拟,得到了各施工工况下的地下连续墙侧移。分析结果表明,相比单个基坑开挖,基坑群外侧地下连续墙侧移有较大增加,基坑群内侧地下连续墙侧移有较大减小,并且不同开挖顺序下基坑群地下连续墙侧移也不尽相同。     

地下连续墙结构承载体系设计

地下连续墙既作为基坑临时维护结构,又作为地下室结构外墙;中间支撑桩既作为逆作施工时竖向临时承载,又作为工程永久竖向承载;地下各层结构楼板作为水平支撑以保证竖向承载体系及地下连续墙侧向稳定。三者有机结合形成了地下结构逆作时的整体稳定体系。     

某单桩轴向抗压静载荷试验钢结构承载能力计算分析

采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法,确定单桩竖向(抗压)极限承载力,作为设计依据,或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价.当埋设有桩底反力和桩身应力、应变测量元件时,可直接测定桩周各土层的极限侧阻力和极限端阻力.除对于以桩身承载力控制极限承载力的工程桩试验加至承载力设计值的1.5～2倍外,其余试桩均应加载至破坏...     

某国际贸易大厦基坑支护数值分析

根据某国际贸易大厦基坑开挖现场的实际情况及其施工过程,采用有限元程序ABAQUS,建立基坑支护三维数值分析模型,通过改变支撑、地下室的楼板和预加应力的大小,考虑不同基坑支护形式,分析了5种工况条件下基坑坑底回弹隆起情况,并与实测结果进行对比,验证所建数值分析模型的合理性.研究表明:支撑对基坑坑底回弹隆起的影响主要集中在地连墙附近,并随基坑宽度增大而增大;基坑中部位置坑底回弹隆起变形最终收敛;基坑形状的不对称对于小矩形基坑的影响较大,对大矩形基坑的影响较小,基坑坑底回弹隆起呈对称形状;地连墙的变形越大,墙后土体变形越大,其坑底回弹隆起量越小.     

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.     

基于FLAC-3D数值模拟分析逆作法的深基坑变形

文章利用ANSYS软件建立三维模型,导入FLAC-3D中对某逆作法的深基坑开挖变形过程进行数值模拟与计算。结果表明:深基坑的地下连续墙变形呈S形,最大水平变形位于开挖面以上1/2~1/3深度处;周边土体沉降呈倒弓形,距基坑6~8m处沉降最大;坑底回弹随土体开挖逐渐增大;桩顶垂直位移随开挖大致呈先向下稍移再上抬的趋势。研究结果可为类似深基坑工程提供参考。