水泥土連拱支護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬及性狀分析.pdf

1、水泥土連拱支護(hù)結(jié)構(gòu)是近年來才開始應(yīng)用的一種深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，拱壁由水泥土攪拌樁依拱形排列而成，拱腳處設(shè)置鉆孔灌注樁作為拱壁支撐。與一般直線型受彎圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)在受力、變形控制、工程造價、工期、是否占紅線外地下空間等各個方面都具有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢。工程實(shí)際應(yīng)用表明，這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形較一般直線型圍護(hù)結(jié)構(gòu)要小，拱壁主要受壓力的作用，能充分發(fā)揮水泥土材料的受壓性能，受力合理，成本低。 目前，已有不少關(guān)于該支護(hù)結(jié)構(gòu)的研究，提出了多

2、種關(guān)于該支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法，但是基本都存在三個不足，①預(yù)先假定了支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力大小及分布形式，沒有考慮土壓力與支護(hù)結(jié)構(gòu)變形之間的相互影響；②認(rèn)為土壓力完全通過拱體傳遞到拱腳樁上，沒有考慮拱形支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向受彎后的向下傳力的情況③引入了較多的簡化和假定，不能更加準(zhǔn)確的貼近實(shí)際情況。 本文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，對水泥土連拱支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了空問受力分析及三維有限元數(shù)值模擬，主要研究內(nèi)容如下： (1)為研究拱形水泥土支護(hù)結(jié)

3、構(gòu)的工作機(jī)理，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了空間受力分析，證實(shí)了結(jié)構(gòu)在土壓力作用下存在的水平向與豎向的荷載分擔(dān)情況： (2)首次提出了水平拱體及豎向拱體的概念，并以豎向拱體的拱腳及水平拱單元體的拱腳變形協(xié)調(diào)為出發(fā)點(diǎn)，推導(dǎo)了土壓力在兩方向的分配關(guān)系；基于最不利內(nèi)力提出了水平拱體開挖面處土壓力分擔(dān)系數(shù)的概念；在此基礎(chǔ)上，以應(yīng)力強(qiáng)度理論為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了該支護(hù)結(jié)構(gòu)新的設(shè)計計算模式； (3)在理論分析的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值分析的方法，利用有限元工具建立

4、水泥土連拱支護(hù)結(jié)構(gòu)的三維模型，考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)與土的共同作用，以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的三維邊界條件，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬。通過對計算結(jié)果的分析，研究該支護(hù)形式受力后的水平側(cè)移情況、基坑沉降及隆起情況、墻后土壓力沿豎向及沿水平向的分布形式，研究了水泥土拱的空間應(yīng)力狀態(tài)，以及拱腳樁的荷載承擔(dān)情況，進(jìn)而計算并得到了土壓力在水平向和在豎向的分配比。 (4)對水泥土連拱支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的工作性狀研究，探討了支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的變化對基坑支護(hù)效果的影響。