大型沉井施工过程受力特性及周边沉降变化规律研究

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1、大型沉井施工过程受力特性及周边沉降变化规律研究StudyonStressCharacteristicsandSurroundingSettlementofLargeCaissonduringSinkingProcess天津市科技支撑计划重点项目（16YFZCSF00460）和天津市自然科学基金（16JCZDJC40300）资助学科专业：土木工程作者姓名：黄迪指导教师：朱劲松教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要近年来，大型沉井基础在我国诸多大型桥梁工程中得到了广泛的应用。大型沉井基础作为地下深基础在施工过程中往往面临着地质条件复杂，所处区域土层具有各向异性、非线

2、性、离散型及不确定性，姿态及速度难以控制，突沉难以预测，对周边环境影响较大等难题。而深入地研究沉井下沉过程中反力、内力及周边土体沉降等的变化规律是解决上述难题的前提。本文以在建的河北省怀来县官厅水库特大桥北锚碇沉井基础为研究对象，对沉井的下沉施工过程进行了实时监测，根据实时监测数据及有限元数值模拟分析研究了沉井下沉过程中反力、内力及周边铁路沉降的变化规律，主要包括：(1)通过对现场实测侧壁摩阻力数据的分析研究了沉井基础下沉过程中侧壁摩阻力的变化规律，然后根据数理统计的相关理论提出了一种新的侧壁摩阻力计算模型，最后对现有的几种侧壁摩阻力计算模型进行了分析对比。(2)通过

3、对沉井首次下沉施工内力监测数据的分析，研究了沉井下沉过程中的内力变化规律。主要分析了下沉过程中沉井的刃脚及分区隔墙底部水平钢筋应力、刃脚及分区隔墙底部竖向钢筋应力、刃脚及分区隔墙底部钢板应变等的变化规律，并对沉井下沉过程中可能出现的几种理论工况进行了有限元模拟分析，在进行有限元分析时侧壁摩阻力的计算模型采用第三章提出的新模型。(3)通过abaqus数值建模分析，研究了沉井下沉过程中铁路的沉降变化规律。首先研究了沉井下沉过程中，在设防护桩和不设防护桩两种情况下铁路的沉降，然后通过改变防护桩的桩径、混凝土强度、桩长等参数研究了这些参数对铁路沉降的影响。关键词：沉井基础，下

4、沉过程，侧壁摩阻力，内力，铁路沉降，变化规律IABSTRACTInrecentyears,largecaissonfoundationhasbeenwidelyusedinmanylargebridgeprojectsinchina.Largecaissonfoundationasakindofundergrounddeepfoundationareoftenfacedwithcomplexproblems:thecharacteristicsofsoilarealwaysanisotropic,nonlinear,discreteanduncertainty.The

5、attitudeandthevelocityofsinkingisdifficulttocontrolduringthesinkingprocess.Itisdifficulttoforecastthesuddensinkingandtheimpactonthesurroundingenvironment.Inordertosolvetheaboveproblems,itisnecessarytostudythevariationlawofreactionforce,internalforceandsurroundingsoilsettlementduringthep

6、rocessofcaissonsinking.ThispaperresearchesonthenorthanchoragecaissonfoundationofthesuspensionbridgeatGuantingReservoirinHuailai,HebeiProvince,whichisunderconstruction.Thesinkingprocessofthecaissonismonitoredinrealtime,accordingtomonitoringdataandtheresultsoffiniteelementnumericalsimulat

7、ionanalysis,thevariationlawofreactionforce,internalforceandsurroundingrailwaysettlementduringthesinkingprocessofcaissonisstudied:(1)Byanalyzingthemeasureddataofsidewallfrictionalresistance,thevariationlawofsidewallfrictionduringthesinkingprocessisstudied,thenanewcalculationmode