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深基坑支护结构数值分析与现场实测研究

张红帅  
【摘要】:本文详细阐述了基坑工程研究理论的发展和数值分析方法在基坑工程施工开挖过程中的仿真模拟上的应用。在总结以往的研究成果基础上,利用三维差分数值分析程序FLAC3D对二重厂设备基础深基坑工程进行数值仿真分析,研究得出了基坑工程在施工开挖过程中的应力场、位移场和支护结构体系的受力和变形规律,并就该基坑开挖过程中的支护结构应力应变及基坑周的土体变形进行了现场实测研究并进行了对比分析,本文的主要内容及成果如下: 1、系统阐述了基坑工程的发展,详细介绍了数值分析分析方法在基坑工程模拟方面的应用,重点阐述了有限差分法和FLAC(连续介质快速拉格朗日分析)数值计算方法。围绕深基坑分步开挖过程中深基坑支护体系内力和坑周土体变形进行了较深入研究,在数值模拟仿真时考虑渗流场与应力场相互作用,并同时考虑了深基坑施工过程中开挖与降水不同步等因素对基坑开挖的影响,从而分析出4种模拟仿真方案。 2、文章通过建立有限差分模型,对基坑支护结构体系进行了三维数值模拟仿真,分析结果显示支护体系变形较小,围护桩位移分布规律基本上呈“两头小,中间大”的曲线形式;桩身主筋内力呈现随基坑开挖深度的加大而增大的趋势;同时得出了设置冠梁和内支撑对支护结构体系的有利作用。 3、根据工程实际情况制定切实可行的现场监测方案,通过对监测数据的整理分析,得出基坑施工过程中桩身和支护体系内力、位移变化规律,实测数据表明:基坑在开挖过程中土压力连续变化且值较小,支护体系内力均在可控范围内。同时可以利用监测结果与仿真分析结果进行对比分析,来肯定了仿真分析结果的合理性和正确性。 4、文章最后将仿真分析结果与现场实测结果进行了对比分析,指出了影响数值模拟分析结果与实测结果差异的可能因素,同时为支护结构体系的优化设计提供了理论依据和优化目标,为将来数值分析方法在基坑工程开挖施工模拟分析进行了展望和提出建议。


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