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水泥土桩复合桩墙支护结构的设计计算模式研究

王坤  
【摘要】: 目前,随着高层、超高层建筑的普及,地下空间的充分利用,深基坑工程在基础工程中的地位日益提升。增大的开挖深度、巨大的开挖面积、苛刻的周边环境、高地下水位等给基坑的开挖带了诸多的问题,也给传统单一的支护结构提出了挑战。面对此种状况,深基坑工程的设计施工人员在实践中发现如果将两种或两种以上的支护联合起来使用,能有效的控制基坑侧移,截水防渗,保护周边建筑物的安全,取得比较好的支护效果。人们把这两种或两种以上支护结构联合起来使用而构成的新的支护型式称为“复合支护”。复合支护结构已成为现在基坑支护结构的发展趋势之一,对它的研究也是深基坑工程的一个新的发展领域。 复合桩墙支护结构是一种新型复合支护结构,它是由水泥土桩止水帷幕与墙后n排竖向小桩、混凝土压顶板组成的,或联合水平锚、斜锚,具有止水和支护双重技术效果的挡墙支护技术。复合桩墙支护结构不但具有很好的经济效益,而且在节省地下空间资源、减小土体位移、保护周边环境、缩短施工工期等方面有良好的表现。复合桩墙支护结构在郑州地区已有成功应用的例子,取得了较好的支护效果,但这种新型的复合支护结构仍存在许多问题有待研究。 本文在前人研究的基础上,采用ANSYS软件对单排小桩的复合桩墙支护结构进行了二维有限元分析。主要包括以下内容: 1)运用ANSYS分析软件建立复合桩墙支护结构的二维有限元分析模型,并介绍了运用ANSYS软件中的“生死单元功能”模拟基坑的动态开挖过程的方法; 2)得出了单排小桩复合桩墙支护结构的水平侧移、非开挖侧土体的沉降、墙后土压力、小桩轴力在基坑开挖过程中的不同工况下的计算结果及一般规律; 3)通过分析指出当开挖深度小于6m时,即复合桩墙的宽高比大于0.3时,可认为前墙水泥土桩与墙后小桩作为一个整体共同参与工作;当开挖深度大于6m时,即复合桩墙的宽高比小于0.3时,复合桩墙在土压力作用下产生的倾覆力矩主要依靠前墙水泥土桩的嵌固深度以及墙后小桩的拉力来提供,此时前墙与小桩协同工作的程度主要依赖于桩上压顶板的约束情况。 4)给出了复合桩墙支护结构按整体式计算的设计计算方法,并通过一工程实例详加说明。


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