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深基坑桩锚式围护结构优化设计与监测研究

于大鹏  
【摘要】:本文以沈阳某广场住宅项目B4基坑为工程实例,按照基坑工程的勘察资料得到建立有限元模型的相关参数。首先通过对国内外关于监测技术的应用现状及有限单元法在基坑工程分析中的研究现状进行分析,了解到基坑工程采用有限单元法作为分析的方式能够直观且准确的表达基坑各结构的变形规律,奠定了本文采用有限单元法进行深基坑桩锚式围护结构优化设计的基本思路。随后本文对工程实例的工程地质状况、水文地质状况进行分析,为建立有限元模型奠定基础,同时考虑桩锚式深基坑施工过程对基坑工程质量与安全的重要影响,本文进一步对深基坑的施工要点进行总结分析,为类似工程的施工提供借鉴经验。为了深入分析基坑工程产生变形的具体原因,本文从基坑周边地表沉降、基坑底部隆起及围护结构墙体变形三个方面对基坑变形机理进行详细分析,同时对基坑工程整体稳定性、抗倾覆稳定性和抗隆起稳定性的理论进行分析,为进行深基坑桩锚式围护结构的优化设计奠定理论基础。随后,本文利用ABAQUS有限元分析平台采用Mohr-Coulomb模型对土体特性进行描述,进而建立与工程实例相一致的三维数值分析模型。对基坑工程各部位位移与变形分布规律进行分析,得到基坑工程各部位位移与变形的最不利位置,为后续进行围护结构优化设计分析提供基础。同时,对比分析了施加预应力锚杆和无预应力锚杆对基坑工程变形状况的影响,确定锚杆结构对深基坑工程的主要影响与作用。在此基础上,对深基坑桩锚式围护结构各部位设计参数进行优化对比分析,分别改变围护桩结构尺寸、锚杆设置长度和角度、预应力大小三个主要方面对基坑工程各部位稳定性产生的影响进行对比分析,得到不同设计参数对基坑各部位所产生的影响并确定了该工况下基坑工程围护结构相应设计参数的最优值,实现利用有限单元法对深基坑桩锚式围护结构相关设计参数的优化分析,为后续进行类似基坑工程围护结构优化设计设计提供新的思路与经验。最后,本文根据工程实例现场的监测数据对该基坑工程的周边地表沉降、周边建筑物竖向位移及围护桩的水平与竖向位移进行数据统计分析,实现数值模拟分析与实测数据的对比分析,进一步验证有限单元法对深基坑桩锚式围护结构优化设计的有效性与准确性,为后续利用有限元平台进行基坑工程设计参数的优化提供借鉴经验。


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