建筑基坑施工过程支护结构受力特性分析

基坑支护结构的受力变形情况对基坑的稳定性至关重要,为了进一步掌握建筑基坑施工过程中基坑支护结构在不同因素影响下的受力变形情况,通过建立数值模型,从支护桩桩长、桩径、桩间距三个方面计算了支护桩的桩身弯矩和水平位移的变化趋势。研究结果表明：随着基坑深度的增大,不同长度、桩径围护桩桩身弯矩的变化趋势大致相同,呈现出波动变化的规律;当支护深度大于10m时,随着支护深度的增加,且不同桩长、桩径下桩体弯矩间的差距也逐渐变大,而不同桩径下桩体的弯矩值基本一致;随着支护深度的增大、不同桩长、桩间距下桩体的水平位移基本保持一致,均表现为桩身先向基坑内侧移动,位移达到峰值逐渐转向基坑外侧,但桩体的水平位移随着桩径的增大而减小;当支护桩支护深度达到某一值后,提高桩长和桩径能够增加桩身弯矩,且增大桩径能够控制桩体变形。     

深基坑支护结构受力及变形影响因素研究

文中基于某超高层建筑基坑工程，利用数值仿真方法分析支护桩桩身弯矩、水平位移随支护桩长度、直径及间距等支护结构参数的演变规律。结果表明，不同长度、桩径及桩间距的围护桩条件下，桩身弯矩随支护结构长度的演变规律趋势基本一致，整体上呈现多阶段振荡形式；不同长度、桩径及桩间距的围护桩条件下，支护结构桩身水平位移与桩身位置演变曲线呈现凹槽型结构发展；增加桩径对桩身受力及变形响应具有积极的作用，而桩身长度及桩间距对桩身受力及变形无积极作用。     

竖向-水平组合荷载下桩筏受力特性的试验研究

为研究竖向-水平组合荷载作用下桩筏基础的受力特性,开展了室内模型试验,考虑桩长、桩数、竖向荷载及桩间距对桩筏基础承载性能的影响,并分析了桩身弯矩、剪力及桩侧土压力的变化规律。试验结果表明：桩筏基础的水平承载力随着竖向荷载、桩数、桩长、桩间距的增大而增大,水平位移相应减小;桩身最大弯矩位于0.3倍桩长处,且前桩桩身最大弯矩较大,约为后桩的1.14倍;桩身弯矩及剪力均随着竖向荷载的增大而减小,桩身最大弯矩随着桩间距的增大而减小,但桩顶及桩端弯矩几乎保持不变;增大桩间距可以调整最大负剪力位置,桩顶剪力随桩间距的增大而减小,而桩端剪力值则随桩间距增大而增大;增大桩间距可以带动更大范围的桩间土,桩身内力分布规律保持相同且变化值较小;桩筏基础受组合荷载作用下的破坏模式符合刚性桩破坏规律,桩身水平极限承载力主要由桩侧土体的抗压强度控制。     

桩锚围护体系最优锚索预应力的研究

采用理正深基坑计算软件,结合某工程实例,通过调整桩锚围护体系锚索预应力比,分析了围护桩内力及位移的变化规律,找到了围护桩位移在满足规范要求前提下的最优锚索预应力比,以达到降低围护桩设计弯矩、减少桩身配筋的优化目的。     

不同抗滑桩间距的隧道-滑坡体系中桩体及隧道衬砌结构承载特征研究

根据实际工程建立了1∶100的缩尺模型,分别对采用3种不同桩间距抗滑桩治理的隧道-滑坡体系中的桩体及隧道衬砌结构受力特征展开试验研究,对比分析抗滑桩桩顶位移、隧道位移、隧道土压力在滑坡失稳时的分布情况及桩身、隧道弯矩在分级荷载之下所呈现出的规律性变化和不同间距抗滑桩对于滑坡-隧道体系的支护效果。试验表明:当桩间距由2.08倍桩径增大至4.16、6.24倍桩径时,同等荷载作用时桩顶水平位移、隧道水平位移、桩身土压力、隧道土压力、桩身弯矩、隧道弯矩逐渐增大。但桩间距由4.16倍桩径增大至6.24倍桩径时位移和弯矩的增大幅度远大于桩间距由2.08倍桩径增大至4.16倍桩径时的情况。因此,滑坡推力较小时,可适当增大桩间距;滑坡推力较大时,应减小桩间距,以利于滑坡作用下隧道衬砌结构的安全。但无论滑坡推力的大小,4.16倍桩径抗滑桩桩间距是隧道抗滑移性价比较高的选择。     

桩锚式支护桩内力和变形测试研究

为了研究桩锚式支护桩的内力和变形特性,对桩身钢筋应力和圈梁的侧向位移进行了监测,得到了桩身的弯矩分布图和侧向位移分布图.监测结果表明:随着开挖深度的增加,基坑内侧的最大弯矩逐渐增大,而且其作用位置向下偏移;设置锚杆改变了桩身弯矩的分布特征,最大弯矩的数值减小,其作用点位置下移,桩身的侧向位移显著减小;基坑开挖过程中基坑开挖的空间效应显著,基坑测试段中部的桩身弯矩较其他部位桩身的弯矩值大,且支护段中部的侧向位移最大;基坑开挖至基底后,桩身负弯矩的最大值发生在坑底内侧附近,本次测试结果可为桩锚支护结构的设计提供可靠的依据.     

深基坑桩锚撑组合支护结构变形影响因素的三维数值分析

桩锚撑组合支护结构是一种复杂的基坑组合支护形式,其影响因素众多,目前设计理论尚不成熟。结合工程实例,通过数值模拟和现场监测,分析桩撑锚组合支护结构的受力和变形规律,并对其变形的影响因素进行了分析。得出结论如下：围护桩参数、内支撑刚度以及锚索参数都对该组合支护结构的变形有影响。适当减小围护桩直径以及增大围护桩嵌固深度,都可以减小该组合体系的水平向位移;增大内支撑刚度,内支撑自身承受的力增大,锚索轴力减小;增大锚索间距以及减小锚索的倾斜角都会使体系中内支撑的内力增大。     

基桩水平承载特性研究方法比较分析

结合某工程大直径混凝土桩水平静载试验数据资料,用m法计算了水平承载桩的桩身水平位移和弯矩;根据相似原理用NL法计算了桩的水平承载特性(泥面处的水平位移、桩身最大弯矩等)。计算值与实测值的对比表明,两种算法对于桩身最大弯矩的计算都具有较高的可靠性,m法在大位移(位移值超过15.48mm)情况下的位移计算值与实测值相比会有较大误差,而NL法不受位移条件的限制。     

基坑群间有限土压力及支护结构相互作用研究

随着地下空间开发的不断深入,城市密集区基坑群不断涌现,相邻基坑同步开挖时基坑间留有有限宽度土条的现象越来越普遍。采用微分体受力平衡的方法,基于极限平衡理论,利用力的平衡方程和微分方程,推导出两个相邻围护结构间有限土体土压力的计算公式。结合火车东站与有限元数值模拟研究发现,随着基坑开挖深度的增加,围护墙的侧向位移和桩身弯矩不断增大,基坑东西两侧围护墙分别在50.0 m和31.0 m深度处桩身弯矩达到最大值,在33.0 m深度处侧向位移达到最大值。A、B基坑的同时开挖,使坑间地表沉降产生叠加效应。土方开挖完成,地连墙上部大约15.0 m深度范围内的坑间有限土体土压力呈现被动土压力特征。     

某深基坑桩锚支护的数值模拟及优化设计

为了增强深基坑桩锚支护方案的安全性,提高经济效益,根据某勘察设计院提供的地质资料和监测数据,通过有限元分析软件MIDASGTS建立支护结构的三维模型。提取支护体系4个监测点位的变形值与实际监测值进行对比,对比结果显示此模型具有可行性。结果表明:基坑的最大水平位移随着桩径增大而减小,随着桩间距减小而减小,但增加桩径或减小桩间距到一定程度后位移减小已不明显。锚杆锚固段轴力随锚固段长度减小,最小可达到0。根据计算模型对基坑支护方案做出如下优化:桩径由0.8m增加至1.2m,桩间距由1.2m增加至1.4m,锚索MS2与MS5的锚固段长度由10m减少至6m,MS3与MS6的锚固段长度由10m减少至8m。优化后,在总造价基本相同的前提下,基坑的最大水平位移从32.63mm减少至25.41mm,兼顾了经济性和安全性。     

不同桩头约束下微倾单桩纵横向受荷响应计算的三参数法

为研究桩头转动约束及桩身初始微倾斜对纵横向组合荷载作用下桩身侧向响应的影响,基于三参数形式的地基水平抗力系数,通过矩阵运算提出了桩身变形和内力的半解析解,并与模型试验结果及已有解计算结果进行对比以验证其可靠性。计算结果表明:桩头转动刚度增加时,桩顶位移和地表以下桩身最大弯矩减小,桩顶弯矩和地表以下桩身最大弯矩距离桩顶的距离增大。桩身初始倾角增加时,桩身最大位移和最大弯矩均线性增大,且随纵向荷载的增加其变化速率逐渐增大;纵向荷载增加时,桩身最大位移和最大弯矩均增大,且随纵向荷载和桩身初始倾角的增加其变化速率逐渐增大,而地表以下桩身最大弯矩距离地表的距离呈线性减小。     

桩间缝隙注浆加固对基坑围护桩变形的影响

软土地区深基坑往往需要对被动区土体进行水泥土搅拌加固,以减小基坑变形。而坑底加固土与围护桩之间存在的缝隙需要通过压密注浆加固。以上海地区某基坑为背景,采用有限差分法建立了三维数值计算模型。将数值计算结果与实测进行了对比,验证数值计算模型的合理性。计算结果表明,桩间缝隙注浆加固对基坑围护桩位移的影响可占到被动区加固总影响量的24%。围护桩位移随着注浆加固体的弹性模量、粘聚力、内摩擦角的增加而减小,且减小幅度逐渐降低。粘聚力在10kPa以下时,对围护桩位移影响不大,而当粘聚力继续增加,围护桩位移随着粘聚力增加而快速减小。内摩擦角变化对围护桩位移影响显著大于弹性模量及粘聚力。     

高层建筑深基坑开挖阶段围护桩变形特性分析

以某高层建筑深基坑施工为研究背景,根据基坑围护方案、监测方案等资料,结合监测数据,分析基坑开挖阶段围护桩的变形特性。结果表明基坑施工期围护桩的累计深层水平位移主要发生在土方开挖阶段;随基坑开挖深度增加及混凝土支撑的浇筑,围护桩的变形曲线由前倾型逐渐向弓形变化,累计深层水平位移量随之增大,最大累计位移发生位置也下移;随着测次增加,桩身第1道支撑位置的累计深层水平位移值较小,而第2,3道支撑及坑底位置的变形值呈现波动性增长趋势,围护桩变形最大的关键部位出现在桩身第3道支撑位置。     

无支撑前斜后直倾斜双排桩支护监测与分析

采用自动化实时监测系统平台进行"前斜后直"无支护倾斜桩支护结构内力和位移监测,经有限元数值计算,对比计算值与实测值结果,为基坑施工提供技术支撑和安全保障,同时探讨倾斜桩支护结构特性。结果表明:监测位移量相比计算值略大,"前斜后直"倾斜双排桩桩身最大位移总体发生在桩顶向下的位置,倾斜桩表现出一定斜撑效应,并随开挖深度的加深更加明显;监测及计算表明,直桩与倾斜桩桩身弯矩由桩顶先增大再减小,且上部弯矩与下部弯矩相反,斜桩弯矩总体大于直桩弯矩;当基坑挖深超过8m时,计算与实测结果显示,支护体系内力及位移对挖深更敏感,容易产生突增现象。     

深基坑开挖与支护过程的平面有限元模拟

对厦门市普达广场深基坑使用围护桩与预应力长锚索作为支挡结构的开挖、支护施工进行了有限元数值模拟,据此分析了土体的位移、塑性区、主应力分布、围护桩及锚索受力状态,并比较了基坑顶部边缘计算与实测的位移值,两者水平位移较为一致。计算结果表明围护桩加预应力锚索的支护效果要比单用围护桩支护好得多。     

水平荷载单桩计算的非线性地基反力法研究

为提高桩身变形较大时水平荷载单桩设计计算水平,基于地基反力法提出了考虑极限土反力和地基反力系数一般形式的桩身的变形和内力的计算方法。对于土为塑性和弹性状态对应的桩段分别求得到了桩身响应的解析解和半解析解,并用Fortran语言编制了计算程序。计算结果分析表明：桩的位移和弯矩均随荷载的增加而大幅度增大;桩顶的约束条件对位移和弯矩沿桩身的分布影响很大;当桩长超过临界值时,继续增加桩长对桩的响应影响极小,且临界桩长基本不受荷载和桩顶约束条件的影响;桩的最大位移和最大弯矩随桩周土的物理力学性质的改善而明显减小;最大位移随桩的抗弯刚度的增加而减小,而最大弯矩受抗弯刚度的影响很小;计算值与现场试验的实测值吻合较好,本文解是可靠的。     

基于PLAXIS的某深基坑桩锚支护结构的数值分析

运用Plaxis有限元软件对某深基坑桩锚支护结构进行了开挖过程的模拟,并对围护桩水平位移及锚索内力的计算值与实测值进行比较分析。结果表明:支护结构的位移及内力都处于可控状态,桩锚支护结构用于宽大深基坑是可行的;围护桩水平位移计算值与实测值的变形曲线基本一致,锚索内力的变化趋势基本相同,通过Plaxis进行的基坑开挖模拟计算是可行的。     

前排倾斜桩参数对双排桩支护效果影响分析

针对武汉特定地区土层,利用有限元方法分析前排桩倾角、桩径、桩长对支护效果影响。发现前排桩倾斜双排桩,其位移与弯矩小于常规双排桩,且随角度增大位移与弯矩减小,并逐渐收敛;计算分析得出,前桩倾斜双排桩,桩身最大弯矩均出现在后排桩,后排桩受弯明显;增大倾斜前桩的桩径、桩长,能明显减小前桩位移,增大后桩弯矩,提高支护效果,特别是力学性状好的土层中,增加桩长效果明显。可根据工况,优化前后桩桩径、前桩入土深度及最优倾斜角度,以达到设计最优。     

超高层建筑深基坑排桩支护结构受力模拟

为保证工程施工的安全性，对超高层建筑深基坑排桩支护结构进行受力模拟，基于数值模拟分析方法，计算前排桩在后排桩影响下受到的土体压力与后排桩在刚度结构下的侧向压力，并设置相应的双排桩支护比例修正系数；建立超高层建筑等效弯矩模型，通过双排桩直径等效结构得到支护结构的整体抗弯刚度，进而获得深基坑排桩支护结构受力模拟方法。结合工程实例中分别分析七个施工步骤下基坑的变形情况，由实验结果可知，在施工逐步推进的同时，基坑周边土体的最大水平位移、基底竖直位移以指数形式逐渐增加，而基坑排桩沉降值却不会随之发生变化。由不同支护结构支撑内力的变化可知，三道钢支撑轴以及围护桩基会对深基坑起到一定的支护作用，对稳定周边土体存在正向促进作用。     

软黏土中双排微型桩围护结构的开挖过程性能分析

双排微型桩围护结构兼具施工便利和侧向刚度高的优点。为获知其原位工作性能,在软黏土场地内施工88根微型桩构成双排桩围护结构,通过测斜管、土压力盒、钢筋应力计等量测单元测定挖土过程中的围护结构工作性状。试验结果结合数值分析后发现,随着开挖深度的增加,桩身最大位移不断增大,且最大位移处位于开挖面附近。桩顶能够承受一定的弯矩且弯矩值大小与开挖深度相关,同时桩身弯矩的分布与开挖深度有关。后排桩所受土压力可以通过冠梁和桩间土传递到前排桩上,随着开挖深度的增加,桩间土压力在开挖面上部呈减小趋势,在基坑底以下呈增大趋势,其实测值介于体积比例系数法和弹性地基梁法计算值之间。后排桩所受主动土压力、基坑底部所受被动土压力和桩身位移有关,被动区的实测土压力和弹性地基梁法计算值比较接近。