深基坑土钉支护有限元分析方法及应用

根据土钉支护、基坑开挖的受力特点、土钉及其与土体粘结的工作性能,建立三维计算模型,用有限元方法模拟基坑开挖与支护的施工过程、土钉拉力作用和土钉与周围土体粘结滑移的工作性能。在土的本构模型中,以应用Duncan提出的非线性EB模型为基础,参照LadeDuncan破坏准则提出一种加荷或卸荷(再加荷)判别准则,并考虑固结压力降低后弹性模量的确定方法。把这些原理应用于一个工程实例的计算分析,计算结果与实测结果有相同的变化趋势,数值大小基本吻合,验证了有限元模型和分析方法的可靠性。     

深基坑锚杆-土钉复合支护的三维非线性有限元分析

根据深基坑土钉支护的受力特点 ,土钉与土体粘结滑移的工作性能 ,以及实际工程中的开挖建造与锚杆预应力施加等一系列施工过程 ,编制了针对锚杆 -土钉复合支护的三维非线性有限元程序 ,重点讨论了锚杆的存在对坑壁变形与土钉内力的影响。分析结果表明在对变形要求较严时 ,使用锚杆 -土钉复合支护可以有效控制变形。     

北京CBD滑移面的数值模拟

对基坑上部为粘性土、下部为砂土,其土钉支护结构的滑移面形状,采用有限元软件Plais和ANSYS对土钉墙滑移面进行了数值模拟,得到上部粘性土中近似圆弧型,下部砂土中直线型,其界线点在粘性土和砂土的分界面上的结论,并用得到的滑移面进行支护设计,取得较好的经济效益和社会效益,说明有限元软件模拟土钉墙滑移面是可行的。     

基坑土钉支护体系的有限元分析

结合工程实例,应用有限元程序对土钉支护进行了内力分析,并用所得的土体单元的应力值对土钉支护体系的滑移线进行搜索,提出了最小滑移安全系数的破坏面形状,得出对数螺旋线是较符合实际的结论,达到了工程要求,从而为以后的土钉支护设计提供了新的设计思路。     

基于ADINA的深基坑土钉支护在正常及地震作用下的弹塑性三维有限元分析

应用非线性有限元软件ADINA对土钉支护的变形性能进行分析,阐述了土钉支护有限元数值模拟的特点和作用机理,考虑了土体的弹塑性特性、土钉与土体的相互作用以及分步施工过程,并结合具体工程实例进行了数值模拟.结果表明,土钉在土钉墙复合土体中具有分担作用、应力传递与扩散作用、变形的约束作用;同时模拟了土钉墙在地震荷载作用下的反应加速度、实时动位移,探讨了土钉墙产生滑移、沉降及倾斜的原因.分析结果既为工程设计施工提供了可靠数据,也验证了ADINA软件在土工分析方面的优势.     

土钉支护准滑移线的有限元模拟

随着市场经济的发展,基坑支护技术受到广泛的重视和深入的研究,针对目前土钉支护的滑移线判断方法不是很准确的现状,本文采用有限元软件ADINA对土钉支护的准滑移线进行了较为详细的研究,并通过与实际工程进行比较,证明了采用有限元法计算准滑移线比较合理,同时研究成果可以用来有效提高土钉支护的安全性,增强基坑开挖的经济性。     

考虑双重界面滑移的钢套筒植筋系统受力机理有限元分析

为研究包含双重界面滑移的植筋系统受力机理,对钢套筒植筋系统进行考虑粘结滑移的非线性有限元分析。在钢套筒植筋系统中,由于钢筋和钢套筒均为钢材,材料性能类似,使得植筋胶与钢筋、植筋胶与钢套筒的粘结性能类似,因此胶筋界面和胶筒界面应有相类似的粘结滑移本构关系。利用钢套筒植筋试验研究得到包含胶筋和胶筒两个界面滑移的粘结滑移本构关系,采用均分方法得到钢套筒植筋系统的胶筋界面和胶筒界面独立分离的粘结滑移本构关系,在此基础上对钢套筒植筋系统进行考虑粘结滑移的ANSYS有限元分析。根据有限元分析结果,证明所建立的两个界面的粘结滑移本构关系合理。了解钢套筒植筋系统的粘结滑移受力机理,为进一步认识自由拉拔植筋系统的粘结滑移受力机理提供了基础。     

深基坑土钉支护稳定性分析方法的改进及软件开发

在考虑土钉作用的情况下,对土钉墙支护边坡整体稳定性分析方法进行了改进,推导了圆弧圆心与安全系数之间的函数表达式,借助计算机确定了滑移面圆心所在区域,利用网格法对最危险滑移面的圆心进行动态搜索。采用面向对象程序设计语言VC++,依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99开发了基坑土钉支护设计软件,实现了土钉抗拉承载力的计算,并对各个开挖阶段土钉墙支护整体稳定性进行实时分析。最后,结合具体工程实例进行了设计与分析,进一步分析和讨论了土钉墙设计中存在的问题、适用条件及其影响因素等,分析后所得的结果可供工程设计人员参考。     

自由拉拔植筋系统的粘结滑移受力机理分析

自由拉拔植筋系统破坏时发生复杂的混合界面拔出型破坏,为了研究其粘结滑移受力机理,对该植筋系统进行了考虑粘结滑移的非线性有限元分析.根据植筋自由拉拔试验结果,建立了混合界面的粘结滑移本构关系.该本构关系考虑了有效锚固深度、钻孔直径和植筋胶等植筋参数对混合界面粘结强度和滑移的影响,全面反映了混合界面的粘结滑移性能.并进一步采用该粘结滑移本构关系,代入特定的植筋试验参数,对自由拉拔植筋系统进行了考虑粘结滑移的ANSYS有限元分析.根据有限元分析结果与试验结果的对比,证明了所建立的混合界面的粘结滑移本构关系是合理的,认识了自由拉拔植筋系统的粘结滑移受力机理并建立了相应的承载机理简化模型,认识了自由拉拔植筋系统的裂缝分布及发展规律,并进一步建立了针对自由拉拔植筋系统的承载能力极限状态设计计算公式和正常使用极限状态验算公式.     

不同混凝土基体与变形钢筋的粘结滑移特性

参照国内外混凝土与钢筋粘结滑移之间关系的试验 ,结合高强混凝土与变形钢筋的粘结 滑移拔出试验 ,总结出高强混凝土和普通混凝土与钢筋间粘结性能的差异。分析差异的原因 ,为高强混凝土结构的有限元分析提供理论依据     

毛竹复合土钉墙数值分析

本文采用非线性有限元法探讨软土深基坑毛竹复合土钉墙支护机理。数值模拟采用ABAQUS三维非线性有限元软件和实体单元(取代传统的结构单元)来模拟毛竹土钉与土体的相互作用,土体采用莫尔-库仑理想弹塑性模型,基坑的变形分析采用在此软件平台上二次开发能反映基坑开挖卸载的邓肯-张E-B模型,模型参数采用三轴加、卸载应力路径试验值或经验值。毛竹土钉按张拉破坏的弹性材料进行模拟,坡脚毛竹排桩等效为连续板桩来模拟。数值模拟预测结果与现场实测结果吻合较好,表明三维非线性有限元法对毛竹复合土钉墙的变形预测具有定量计算精度,可用于动态指导基坑开挖、支护设计和施工。     

土钉及超前桩墙复合支护技术的应用

超前桩墙在软弱土基坑土钉支护中的应用 ,扩展了土钉支护技术的适用范围 ,但国内外对其作用机理的研究甚少。本文通过工程实例的边坡水平位移量测和平面有限元分析 ,对超前桩墙在软弱土基坑土钉支护中所起的作用进行了探讨 ,通过超前桩墙的预支挡解决了分层开挖时软弱土边坡的临时自稳问题 ,并有效地控制了软弱土边坡的坡顶位移和坡面变形破坏。本文的结论可供软弱土基坑复合土钉支护优化设计时参考     

土钉基坑支护有限元分析与信息化监测施工技术在工程中的应用

土钉墙支护技术是一种柔性的被动受力支护技术,通过土钉来改善临近开挖面附近土体强度,从而达到支护目的。由于该技术涉及到钉土相互作用、群钉效应、土拱效应、应力路径等问题,因此其机理较刚性的被动受力技术更为复杂,对于大多数问题很难用解析方法来解决。有限元分析系统对土钉支护结构的优化设计和安全稳定设计得到较好的解决。对基坑变形、土钉内力测试、边坡位移作信息化监测,动态控制位移发展,可以确保基坑边坡的安全。     

水泥搅拌桩和土钉联合支护的软土基坑变形分析

漳州市某基坑工程采用水泥搅拌桩和土钉墙联合支护方式。通过建立基坑体系的二维有限元弹塑性模型,对采用水泥搅拌桩和土钉联合支护基坑的变形特征进行数值分析。分析计算结果与工程实际情况表明:水泥搅拌桩和土钉联合支护时(水泥搅拌桩具一定厚度),滑动面形状不再呈圆弧形,土钉水平投影段范围内滑弧呈水平向拉长,致使基坑变形影响范围增大。基坑最大沉降发生在土钉水平投影段外侧圆弧内。     

复合土钉墙阳角部区域土钉受力性状分析

复合土钉墙中,突入基坑的阳角较基坑其它区域稳定性较低,风险也更高,由于阳角部位受力较复杂,一般分析中往往进行简化,将基坑中部剖面的分析结果应用于阳角部位,偏于不安全.针对这一情况,对复合土钉墙的阳角进行三维有限元分析,研究了与阳角不同距离的土钉受力状况,结果表明受力最大的土钉出现在长边邻近阳角的区域,该处较阳角的转折点更不安全,为最危险处.     

水平荷载下群桩前后土抗力分布的数值分析

群桩基础是土木工程中主要的基础形式之一。利用由竖直桩组成的群桩基础来承受水平荷载已经十分广泛 ,桩前桩后土抗力分布特性是水平荷载下群桩受力变形特性的一个重要组成部分 ,过去的研究主要是通过实验方法和理论分析来进行的。本文用空间 2 0节点有限元进行近域土和桩的分析 ,对远域土采用空间 1 2节点无限单元 ,在桩土接融面引入空间1 6节点接触面单元 ,从而用有限元 -接触面单元 -无限元的耦和方法将群桩和土体作为一个整体进行弹塑性分析。分析中用修正剑桥模型进行近域土体的模拟 ,对桩土接触面及远域土体进行非线性分析。分析结果表明 ,本文的分析能较好的揭示水平荷载下群桩桩前、桩后土抗力的分布特性     

击入土钉在基坑工程中的应用研究

击入土钉具有施工简便快捷、经济等优点,在基坑支护中得到广泛应用。本文通过对击入土钉设计、构造和施工工艺等方面的若干问题讨论,结合实际基坑工程应用,指出了击入土钉支护注意要点及施工过程中有关问题的处理措施,为类似的基坑支护工程和相关研究提供参考。     

土钉支护工作性能参数分析

采用三维分离式有限元模型 ,考虑土钉的加固作用及土钉与土体的相互作用 ,模拟土钉支护施工过程。选择能够反映开挖特点的土的本构关系 ,从而建立有限元分析方法 ,并通过编程计算研究土钉支护的工作机理、变形和受力性能 ,分析支护参数的影响。通过对一个大型足尺模型试验实例的分析计算 ,与实测结果和现有有限元分析结果进行比较分析 ,说明对二维有限元分析结果的改进。研究结论对土钉支护的设计和施工具有较高的应用价值。