排桩复合土钉支护体系变形及稳定性计算方法研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212212416密级公开邶州k%硕士学位论文排桩复合土支护体系变形及稳定性计算方法研究作者姓名：马锴导师姓名：郭院成教4受李永辉博士学科门类：工学专业名称：结构工程培养院系：土木工程学院完成时间：2015年3月Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchontheCalculationMethodofDeformationandStabilityofRowPilesandComposit

2、eSoilNailingSystemByKaiMaSupervisor�Prof.YuanchengGuoStructuralEngineeringSchoolofCivilEngineeringMarch2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：习歡日期：么旧年夕月2/曰学位论文使用授权声明

3、本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：巧矣當日期：g年&月4日摘要摘要排桩复合土钉支护是将排桩与土钉相互结合的一种新型基

4、坑支护形式。排桩作为竖向结构，刚度较大，能够克服传统土钉支护基坑位移较大的缺点，而土钉通过注浆改善了原状土体的性质，使土体应力得到重分布，增加了桩间土体的稳定性，二者相互作用，共同限制基坑的变形，维持基坑稳定。如果基坑周边环境复杂，对变形的要求比较严格，对土钉施加预应力，将有助于进一步减小基坑侧壁的位移。目前，排桩复合土钉支护结构在实际工程中已有所应用，但是相关的研究甚少，理论认知远落后于工程实践。基于此，本文采用有限元数值模拟结合理论分析，研究了预应力施加对排桩复合土钉支护受力变形以及稳定性的影响，基于排桩复合土钉支护结构受力变形规律

5、推导了支护结构以及土钉施加预应力条件下支护结构的水平位移简化计算方法，采用强度折减法对排桩复合土钉支护结构的整体稳定性进行了分析，并建立了排桩复合土钉支护整体稳定性计算表达式。主要研究成果及结论如下：（1）通过ABAQUS有限元软件建立三维有限元模型，模拟了预应力施加位置以及预应力大小对排桩复合土钉支护结构受力变形及稳定性的影响，研究得出，预应力施加在基坑边坡中上部对减小桩间土体的水平位移和排桩侧移的效果较好，预应力施加位置以及预应力大小的改变对基坑边坡地表沉降以及坑底隆起的影响很小，基本上可以忽略不计。（2）基于弹性地基梁法，结合结构

6、力学的相关理论，建立了排桩水平位移的计算模型，通过有限元模拟的土钉轴力规律，建立了土钉变形计算模型，引入增量法的思想，并基于排桩与土钉的变形协调推导了考虑施工过程的排桩复合土钉支护结构水平位移简化计算方法，通过有限元算例和工程实例的计算，表明该方法具有可行性；在此基础上，推导了排桩复合预应力土钉支护结构的水平位移简化计算方法，通过有限元算例的验证表明该方法亦具有合理性。（3）采用有限元强度折减法分析了排桩复合土钉支护基坑的破坏模式，研究得出，基坑整体稳定性随排桩的嵌固深度和土钉长度的增大而增强，但均存在界限值；当土钉长度一定时，随着排桩

7、嵌固深度的增大，基坑破坏时的滑裂面由桩下弧转变为桩底弧，再转变为过桩弧；当排桩嵌固深度一定时，随着土I摘要钉长度的增加，基坑破坏时的滑裂面由过桩弧向桩下弧转变。（4）在分析排桩和土钉在基坑整体稳定性中所起作用的基础上，建立了排桩复合土钉支护基坑的整体稳定性计算表达式。通过有限元算例验证表明建立的稳定性分析方法具有合理可行性。关键词：基坑工程排桩复合土钉预应力变形计算强度折减法整体稳定性IIAbstractAbstractRowpilesandcompositesoilnailingstructure,whichcombinerowpil

8、esandsoilnails,isanewtypeofbracingstructureoffoundationpits.Rowpilesasaverticalstructure,itisabletoover