深基坑围护墙与支撑体系的有限元分析

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1、哈尔滨工业人学丁学硕}学位论文摘要目前深基坑支护结构设计中，将围护桩和支撑体系分开进行计算带来很多缺陷:确定支点刚度的困难;将支点反力反作用于支撑周边上分析平面框架时，所必须且不存在的约束问题，以及支点反力均匀作用于支撑周边上也值得探讨;不能分析支撑平面框架的空间效应以及由支撑平面框架连接的桩与桩之间的空间作用;不能考虑在实际工程中存在的不均匀开挖以及基坑周边作用不同的荷载所带来的对支护结构变形和内力的影响;不能分析基坑切向平面内支护结构的变形和内力;对支撑体系在开挖过程中的内力变化不能做出分析等。本文围绕这一课题，对深基坑围护桩和支撑体系的相互作用做了较

2、深入的研究。主要工作内容如下:1.在前人研究的基础之上，提出了一个分析围护桩与支撑体系相互作用的计算模型，即把整个基坑周边围护桩结构简化为空间杆系有限元体系，将支撑视为子结构，通过子结构拼装方法分析围护桩与支撑体系的共同工作。2.按杆系有限元分析的一般过程，详细阐述了该计算模型各个部分形成的具体过程。3.根据该分析方法编制了相应的计算程序。4.分析了深基坑支护结构的空间效应、切向平面内支护结构的变形和内力、支撑在基坑开挖过程中内力变化的定量分析、不均匀开挖对支护结构内力和变形的影响以及切向刚度对支护结构变形和内力的影响等。通过以上工作，本文在以下方面取得了

3、一些有意义的成果:1.提出一个深基坑围护结构与支撑体系共同工作新的分析方法。采用子结构凝聚、拼装的技巧正确地考虑了支撑体系和围护结构的变形协调和力的平衡。把支撑体系视为子结构超级单元模式，通过迭加超级单元刚度矩阵到围护结构总刚中去这种形式不仅使程序结构体系变小，而且对支撑体系这一子结构的应用更加灵活。2，深基坑支护结构具有明显的空间效应。哈尔滨丁业人学丁学硕}一学位论文3.对支撑体系在深基坑开挖过程中的受力特点做出了定量的分析。在基坑的开挖过程中，第一道支撑随着挖深的增加其内力总的趋势来看是减小的，最大内力出现在第一道支撑架设后的开挖过程中，即本次开挖过程

4、中(本工况)，第三道支撑最大内力出现在开挖至坑底时，中间支撑最大内力在本工况或接下去的工况都有可能出现，支撑内力在基坑开挖过程中是不断调节的，即在不同的开挖情况下，支撑会出现内力重分布。4.在对称荷载作用下，靠近基坑角部的桩应考虑切向平面内的内力，即桩是双向受弯的;在不对称荷载作用下，桩在切向平面内的内力都有相当的量值，应予足够的重视。5.在不对称荷载作用下或不同的挖土顺序将影响支撑受力的均匀性，而支撑受力的均匀性直接影响支撑体系的设计。6.无论是对称荷载还是不对称荷载，切向刚度的取值，对深基坑支护结构的影响都不是很大，因而切向刚度可以取法向刚度的0.5-

5、1.0倍。本文提出的分析方法可应用于实际的支护结构设计中，可以较全面的了解深基坑支护结构在开挖过程中的受力特点，以减少工程事故。关键词深基坑;围护桩;支撑体系;相互作用;空间效应哈尔滨工业大学工学硕I:学位论文AbstractInpresentdesignofretainingstructuresofdeepexcavation,somedisadvantagesarebroughtaboutduetoanalysisofretainingwallandbracingsystemrespectively:dificultyofdeterminingsupp

6、ortstifness;theproblemofboundaryrestrainsinbracingsystem;incapabilityofanalyzingspaceefectofbracingsystemandspaceefectofpilesconnectedbybracingsystem;notconsideringthechangeoftheinternalforceanddeformationinretainingstructureandbracingsystemofdeepexcavationwiththediferentexcavatio

7、nconditionordiferentloadsactedonperimeterofdeepexcavationinanalysis;inabilityofanalyzingtheinternalforceanddeformationinretainingstructureintangentialplane;noquantitativeanalysisofthechangeofbracedforceintheprocessofexcavation.Inthispaper,thesystematicstudyofinteractionbetweenreta

8、iningwallandbracingsystemofdeepex