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《郑州大学》 2009年
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地铁车站深基坑支护设计与开挖有限元模拟

朱翔  
【摘要】:随着地下轨道交通工程事业的发展,深基坑工程在我国迅速开始建设,基坑在深度方面越挖越深,深基坑开挖过程的安全性成为亟待解决的重要问题。本文以郑州市快速轨道交通地下市政工程七里河站深基坑开挖施工技术研究为工程背景,结合深基坑开挖的施工特点,研究了深基坑排桩内支撑支护结构的作用原理、运用理正深基坑软件进行了支护结构的设计验算、同时采用ANSYS有限元程序整体性模拟了深基坑开挖的施工过程等,具体有: (1)回顾了深基坑工程的发展状况;阐述了我国地铁建设的发展近况;指出了地铁深基坑工程方面发展的历程;介绍深基坑支护结构计算理论的应用情况;为深基坑开挖支护设计奠定理论基础。 (2)以郑州地铁1号线工程七里河站深基坑为实例,基于北京理正深基坑软件,选择排桩加内钢支撑的围护结构形式,合理划分深基坑开挖过程施工工况顺序,计算出深基坑在开挖过程中的各工况下支护结构的内力与变形值。计算结果显示深基坑支护结构在开挖过程中的内力与变形均满足有关规范要求。 (3)本章介绍了模拟深基坑开挖的有限元理论,为进行深基坑开挖模拟明确了计算理论。 (4)结合七里河车站的工程实例,利用ANSYS有限元软件,介绍了深基坑开挖过程中的选取单元、建立模型、确定参数、约束边界条件等。结合施工开挖工况顺序,模拟了分步开挖的全部过程,得出在分步开挖各个阶段土的应力场与围护结构的变形值、坑底的隆起值、桩身的弯矩与桩外土体的沉降量等指标,同时选取部分实测监测结果与有限元模拟结果对比分析,表明二者吻合较好,从而可知本文建立的有限元模型和选取的计算参数的正确性。 通过验算深基坑支护结构与模拟基坑开挖过程,结果证明深基坑支护结构在开挖过程中是满足设计要求的;同时,有限元分析能够较为真实的反映深基坑开挖过程的实际状态,也能够真实的反映实际情况。本文的模拟过程和结果也为同类型的深基坑结构开挖提供了一定的参考价值。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:U231.3

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【引证文献】
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