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基坑支护现场试验研究与数值分析

王建军

  本文针对土钉墙的位移计算、双排桩的计算模型和考虑冠梁效应的排桩支护设计等三个基坑支护设计中难点问题,结合河南艺术中心大剧院深基坑工程,通过现场试验对计算结果进行验证。为验证土钉墙和支护桩水平位移计算结果,采用全站仪和经纬仪对18个土钉墙水平位移测点和20个支护桩顶水平位移测点进行试验;为验证桩身位移计算结果,采用测斜仪对5个桩身深层水平位移测点进行试验;为验证桩身和冠梁计算内力,采用振弦频率接收仪对埋设在桩身内部的110支钢筋应力计和埋设在冠梁内部的18支钢筋计进行试验。从支护方案的设计到基坑施工完工以及贯穿整个施工过程的现场监测,历时12个月,现场试验共获取有效数据两万余个,为验证FLAC数值法计算结果的可靠性和研究支护结构的受力性状积累了大量宝贵资料。通过现场试验和数值分析,对土钉墙、双排桩、桩锚支护结构的数值计算和排桩与冠梁的协同作用进行了系统研究,取得的主要结论和创新性成果如下:1、与现场实测和规范法计算结果对比分析表明,采用FLAC数值法进行土钉墙支护设计可行,计算结果可靠。(1) 数值法可以计算土钉墙位移和土体的变形,墙顶水平位移计算值与现场实测结果吻合较好;数值分析得到的土体变形形态及其规律与文献研究成果吻合,土体变形最大值出现在土钉墙中部,变形等值线呈圆弧状。(2) 数值法可以计算出各排土钉的拉力以及土钉力沿土钉长度的分布形态。数值法与规范法相比,数值法计算的土钉拉力比规范法计算结果小。计算的土钉拉力在滑动面处的拉力最大,拉力分布形态与理论分析吻合。(3) 采用基于FLAC的强度折减法可以对土钉墙进行稳定性分析,得到安全系数以及发生破坏时的滑移面位置。与简单条分法计算的安全系数相比,两种方法得到的安全系数非常接近,最大差值小于10%。2、与现场实测和常规方法计算结果对比分析表明,采用FLAC数值法进行双排桩支护设计是可行的,数值法的计算结果比其他方法更为合理。(1) 数值法采用“土体—结构”计算模型,避免了常规方法中前后排桩土压力分配的假定。计算结果表明,由于连梁的作用,前后排桩的受力状态均不同于悬臂桩。前排桩受力状态相当于在桩顶增加一个刚性支撑,后排桩受力状态相当于在桩顶施加一个拉杆。计算结果在形态上与实测结果吻合,说明数值法计算模型反映了双排桩实际的受力状态,进行双排桩计算是可行的。(2) 数值法和常规方法的计算弯矩与实测弯矩相比,采用“荷载—结构”模型的计算方法所得结果在形态上与实测结果不符,采用弹性地基梁模型计算弯矩与实测结果在形态上相……   
[关键词]:深基坑;支护设计;现场试验;数值分析;协同作用;FLAC
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国建筑科学研究院2006年
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