深基坑桩锚支护体系数值模拟及实例分析改最终ppt课件.ppt

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1、深基坑桩锚支护体系数值模拟及实例分析研究生姓名：吕洋第一导师：郑玉元教授第二导师：金幸初教授专业：地质工程年级：2006级所在学院：资源与环境工程学院第一章．绪论论文题目选自于导师郑玉元教授和金幸初教授的指导，并依托具体深基坑工程的设计研究及实际生产的需要。本文从深基坑工程的主要特点出发，阐述了深基坑支护工程中存在的问题，并解释了本课题研究内容及实际意义。第二章．技术路线及预期结论（一）技术路线（二）预期结果论文为应用基础研究。若如期完成，应取得以下结果：（1）多支点桩锚的变形控制设计，表明多支点桩锚对控制支护结构位移是否有利;（2）总结分析影响围护结构变形

2、的影响因素，对支护结构刚度、支撑刚度与预应力、支护桩入土深度对基坑变形的影响进行了分析，指出在桩锚支护体系中锚杆支撑刚度及预应力对基坑变形的影响最为明显，并通过工程实例加以验证;（3）认为可在经济合理的情况下，实现变形控制设计,并对桩锚支护的优化设计进行了重点分析与研究.（4）通过对基坑现场支护结构的分析与研究，与前两次模拟相比较，论证FLAC所做出的设计结论是否为最优方案，对现有预应力锚索抗滑桩设计计算中存在的主要问题进行分析研究并提出具体的解决方法。第四章、工程设计实例及支护设计计算分析4.1工程实例4.1.1工程概况“贵阳市友谊路3~17#危旧房改造工

3、程”位于贵阳市延安路与友谊路交叉口。拟建建筑面积1688m2，建筑以连为一体的地下二层、地面两栋30层高层建筑为特点。拟建建筑地下室占地平面近呈“长方形”，负二层设计高程为-8.90m。根据设计方案计划，地下室基坑开挖形成的边坡最大高度为14.85m。如图4.1图4.1贵阳危旧城区改造总平面图4.2基坑支护设计计算4.2.1基坑计算参数4.3.2基坑开挖简图4.3.3基坑支护计算4.3.4整体稳定性验算计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法条分法中的土条宽度:0.40m抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数:（4-1）Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩,对于内支

4、撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。Ma——主动土压力对桩底的弯矩;锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。Ks=3.949>=1.200,满足《建筑基坑工程技术规范》要求五、FLAC3D数值模拟及对比分析5.1基坑未支护开挖数值模拟5.1.1模型的建立5.1.2潜在滑动面的确定5.1.3结构单元及边界条件的应用模型的坐标系采用直角坐标系，XOY平面取为水平面，Z轴为铅垂方向。在水平面内，南北方向为X轴，东西方向为Y轴，并且，X轴正向指向正北方向，Y轴正向指向正南方向，Z轴正向指向正上方，整个坐标系符合右手螺旋

5、规则。坐标原点取在模型底面的左下方。边界条件的设置采用模型周边侧向约束，边界不允许有水平方向的位移，底面不允许有垂直位移。模型采用摩尔－库仑屈服准则。本文中桩、锚、腰梁共用一个结构节点，创建node—node的连接，并设置连接方式，以使力和力矩能够在三个构件中进行传递。和实体网格分析一样，在结构单元的分析中，本文则主要有：施加在锚索上的预应力，梁和桩上的均布荷载等。结构单元所有的边界条件和初始条件都是通过结构节点来设置的，采用SELnode命令来实现。5.2基坑开挖支护数值模拟5.2.1分步开挖后水平方向位移5.2.2分步开挖后竖向位移5.2.3支护结构内力

6、图5.3支护方案分析5.3.1监测点位移曲线5.3.2开挖后剪应力增量分析5.3.3开挖后塑性区应力分析由于下部岩体部分没有滑动面的产生，因此，在只对上部土体前三步开挖进行安全系数求解的情况下，得出安全系数在7.14~1.65之间，开挖到第三层土体部分，安全系数为1.60，因此整个基坑稳定，未出现设计问题。5.3.4开挖支护后安全系数5.4结构设计与模拟对比通过FLAC软件对基坑进行模拟，在与第四章结构支护设计中，可以明显看出以下问题：（1）传统结构设计中位移变化速率是均匀的，而在模拟软件中土体变形在开挖到岩体后速率变小，土体应力基本达到平衡，这也将造成后续

7、的设计存在极大的浪费。（2）传统结构设计中未考虑分步开挖基坑变形的影响，设计人员应依据分步开挖分次计算土压力，荷载的变化以及桩锚的刚度问题来分析支护结构的内力与变形，以达到最优化的设计方案。（3）在支护结构的优化设计中，锚索位置的选择是至关重要的，设计的目标是使桩身弯矩最小，同时必须保证桩顶位移满足周边环境的要求。而根据后几次开挖的情况可以看出，设计相当保守，在后几次开挖中将基坑的位移控制的过分稳定，这也造成了支护上的极大浪费。第六章、研究结论及展望6.1、结论（1）地面超载的大小与作用位置对基坑的变形与支护结构的内力有显著影响。（2）由支护结构内力图可以看

8、出，在四次开挖中，锚索的轴力随着开挖的加深而增大，最