浅谈土钉墙支护结构的作用机理及面层受力分析研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文土钉墙支护结构的作用机理及面层受力分析研究姓名：何江飞申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：朱彦鹏20100601硕十学何论文摘要土钉支护技术己被广泛应用于深基坑、边坡加固等工程项目中，国内外对其已进行大量研究，但还未形成较完整的设计分析方法，尤其对土钉墙面层的作用机理和受力分析的研究都比较少。在众多文献资料和土钉墙的设计规范中都简单的把面层作为构造处理不考虑其作用，面层的设计方法和施工多采用经验方法，这给土钉墙支护结构的安全稳定带来了不利的因素。鉴于此，本文主要研究内容为：(1)讨论了土钉支护结构的形成、发展和研究现状，对土钉支护结构的作用机理进行综述

2、，分析了土钉支护技术现有的研究工作的不足。(2)根据土钉支护结构的特点，总结前人研究成果的基础上，通过土钉拉拔．试验理论解析和土拱效应分析等方面来探讨土钉的作用机理，并系统的总结了面层的作用机理。参照钢筋混凝土板的理论，给出面层弯曲破坏和冲切破坏的极限承载力计算公式。(3)基于弹性地基梁的假定条件，建立了面层、土钉和土体三者相互协同作用的计算模型，通过利用有限差分法和边界条件的处理，推导出面层内力计算公式，并且采用MATLAB编制了相应的计算程序。通过工程实例的计算和设计分析，结果表明：面层弯矩曲线为非均匀曲线，体现了土钉钉头对柔性面层的拉结作用，与面层的实际受力情况比较符合，同时

3、也说明提出的计算分析方法和程序是可行的。提出的面层内力计算方法，可以利用工程实践中大量的土体力学参数和土钉拉拔试验实测数据，并借助编制的计算程序比较容易的计算出面层内力和位移，从而可以为面层的设计和施工提供有效的参考依据。(4)利用大型有限元ADINA软件，分别建立了局部三维有限元和二维有限‘元计算模型，通过模拟和对比分析，对土钉面层的作用机理进行分析研究。主要研究成果有：土钉支护结构中，面层的存在可以有效减少基坑的水平位移，平衡由于开挖造成土体内应力场的改变，充分发挥各排土钉潜在效用，协调各排土钉受力，但对基坑及其附近土体的竖向位移影响不明显。面层弯矩数值计算结果与文中所提出的理

4、论计算方法比较吻合，同时也说明本文的计算方法的正确性和合理性。关键词：土钉墙；面层设计；作用机理；有限差分法；有限元；ADINA十钉墙支护结构的作f}j机理及面层受力分析研究AbstractSoilnailingwalliswidelyusedindeepexcavationandslopestability,alotofresearchworkhasbeendoneatHomeandabroad，butthecalculationmethodofsoilnailingsupportingtechnologyisnotperfect，littleresearchworkonfunc

5、tionmechanismandanalysisofforceonthefacinghasbeendone．Faeingonlyusedasstructuraltreatmentinreferencedocumentsanddesigncode，thedesignandconstructiondependonempiricalmethod，itbringadverseeffectonthestabilityofsoilnailwall．Inviewofthis，thestudyworkisasfollows：(1)Theformation，thedevelopmentandthec

6、urrentresearchpresentsituationofsoilnailingsupportingstructurearediscussed．TheFunctionMechanismofsoilnailingsupportingstructureiscomprehensivelydescribed．Inadditional，theproblemsinthecurrentresearchareanalyzed．(2)Accordingtothecharacteristicsofsoilnailingsupportingstructure，basedontheanalysiso

7、fthetheoreticalsolutionofpullouttestofsoilnailandsoilarchingeffect，thefunctionmechanismofsoilnailisdiscussed，andfunctionmechanismofthefacingisconcluded．Calculationformulasoflimitbearingcapacityofbendingandpunchingaregivenwithreferenceto