预应力锚杆格构梁的改进计算方法研究及优化设计研究

【摘要】：混凝土格构锚固支护体系以其施工方便、占地空间小、经济安全等优点在基坑支护中广泛应用。目前国内外对于这种支护形式的研究很多，但无论从理论还是试验方面大都是基于锚杆和预应力锚杆的探讨，对于格构梁的研究很少，没有形成定性定量的理论体系。预应力锚杆格构梁受地基情况、锚杆作用等多个因素的影响，受力特性复杂。设计人员往往根据构造要求和经验对格构梁进行设计，通常采用结构上的简支梁、连续梁计算，但这些方法并不完全适合格构梁，有明显的不合理处。因此，对预应力锚杆格构梁进行研究是十分必要和迫切的任务，本文将从格构梁的Winkler弹性地基模型改进方法与格构梁的优化设计两个方面。 格构梁的Winkler弹性地基模型改进计算方法研究方面：本文以考虑梁和地基共同作用的Winkler方法为基础，引入考虑水平作用的Winkler方法来计算格构梁。用数学软件Matlab编程，计算分析几种格构梁改进计算方法的适用性，通过原始Winkler方法和考虑水平力作用的改进型Winkler方法的计算结果与实测值进行比较，验证了改进方法的先进性。对工程实例的格构梁进行现场监测，取纵梁为研究对象，通过测得梁的应变计算出梁的内力值。本文用结构分析软件ANSYS模拟工程实例中格构梁的受力情况，比较真实地模拟梁与土体的相互作用，形象地反映梁的空间作用。本文对模型进行了合理的简化和边界处理，模拟了基坑开挖过程中七个工况下梁的不同状态，计算结果与实测值比较接近，验证了这种方法的可行性。 格构梁的优化设计方面：本文引入格构梁内力简化算法及将进化策略算法应用于格构梁优化设计，阐述了格构梁内力简化设计方法的计算过程，建立了基于进化策略的深基坑支护结构优化设计的数学模型。进化策略与格构梁内力简化设计方法应用于基坑支护结构设计，在保证支护结构安全可靠前提下能够选择合理地格构梁截面尺寸、合理的配筋、优化工程造价，得到比较理想的优化效果。 通过本文的研究提出了适合不同地质条件喷锚支护设计中格构梁的设计计算方法，同时利用ANSYS计算方法对格构梁设计计算也具有较好的参考价值；通过本文的研究提出了格构梁进化策略优化设计的方法，同时运用格构梁内力简化算法对格构梁进行优化设计也具有一定的实际参考意义。