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.     

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。     

深基坑土钉支护的弹塑性数值模拟

深基坑工程是一类典型的变体系施工力学问题,并且常常涉及土体物理非线性和土与支护结构的接触非线性这类双重非线性问题。首先,阐述了基坑工程这类变体系施工力学问题所具有的特点;然后,给出了同时考虑开挖与支护过程以及双重非线性问题的有限元计算方法;最后,通过对某一土钉支护的基坑算例进行数值分析,研究了土钉内部拉应力和钉–土界面上的剪应力分布模式以及开挖过程对这两种应力的影响。计算结果比较理想,从而进一步证明了所发展的计算方法的正确性。     

深基坑土钉墙支护施工仿真分析

针对深基坑土钉墙支护,采用三维非线性有限元分析方法,模拟研究了深基坑的开挖与支护过程。计算中考虑了初应力和土体材料的非线性及钉土之间的相互作用。通过实例分析,给出了深基坑开挖与支护过程中土钉的轴力、钉土界面剪应力及基坑位移场等的情况,同时证明了选用经反分析得到的土体力学参数其结果更加准确。     

数值分析在基坑复合土钉墙支护中的应用

数值分析方法在岩土工程界有着非常重要的地位,专门的岩土力学有限差分计算程序-FLAC更是有着广泛的应用.目前,复合土钉墙支护在基坑工程中采用已越来越广泛,但其现有理论和方法还不够成熟.本文阐述了该支护方法的主要特点及设计方法.运用FLAC建立基坑复合土钉墙支护模拟模型,该模型可以对预应力锚杆复合土钉墙支护结构进行开挖支护施工过程的二维动态模拟分析,通过数值分析,得到了基坑水平位移、竖直沉降、土钉与锚杆的轴力及位移、土体应力应变的分布曲线.结合实际工程所测得到的数据,将模拟数据与所测数据进行对比分析,说明了运用FLAC建立的二维数值模拟分析模型,能够反映复合土钉墙支护的基坑在开挖支护过程中的受力与变形特征.这也为基坑复合土钉墙支护技术的设计与施工提供指导,并对深入了解复合土钉墙支护作用的机理有较大的现实指导意义.     

土钉支护的有限元模拟计算

叙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，通过有限元计算结果和监测结果分析比较，表明数值模拟方法在一定程度上能够更好地揭示土钉支护复合土体的应力与变形规律。     

桩墩扶壁复合土钉墙工作性状数值分析

针对软土地区采用桩墩扶壁复合土钉墙围护结构的基坑,按实际工况进行了开挖支护的三维非线性有限元模拟,其中土体采用修正剑桥弹塑性模型,计算结果与现场实测数据能较好地吻合,表明本文研究方法是可行的。现场实测数据与四种不同型式复合土钉墙围护结构基坑开挖的数值计算结果,均表明三维基坑开挖存在明显的“角部效应”;在复合土钉墙中设置灌注桩墩与锚杆对于减小灌注桩、搅拌桩、锚杆、土钉及周边土体变形及内力有是利的,且灌注桩墩的影响效应要超过锚杆,故在深基坑开挖中采用桩墩扶壁复合土钉墙支护结构是合理有效的。     

土钉支护变形性能的有限元分析

通过建立三维有限元模型，对土钉支护的变形性能进行分析。在分析中，考虑土的非线性应力－应变关系、土钉与土体的相互作用，以及分步施工过程。通过计算给出一个工程实例的水平位移计算结果，对不同开挖阶段的计算值与实测值进行比较，计算结果与实测结果基本吻合，验证了有限元分析方法的可靠性。所建立的土钉支护有限元分析方法具有工程应用前景。     

复合土钉墙现场测试及数值模拟分析研究

整理分析了济南西部新城某地下车库基坑的复合土钉墙支护结构现场监测数据,采用有限元软件ABAQUS建立基坑支护结构单元三维模型,模拟了其开挖支护施工过程,动态分析基坑边坡坡顶地表水平位移、沉降变化规律,并与现场监测值进行对比,分析了微型桩与止水帷幕对复合土钉墙的影响。表明由土钉、止水帷幕、微型桩、预应力锚杆与土体相互作用的有限元力学模型能较好模拟复合土钉墙支护施工过程,结果可供同类复合土钉墙设计施工提供参考。     

毛竹复合土钉墙工作性状的数值分析研究

以某软土基坑采用毛竹复合土钉墙支护的工程实例为背景,利用有限元软件PLAXIS建立某设计剖面的平面应变有限元模型。为提高数值分析定量计算分析的精度,采用了能反映土体小变形和加卸载变形等特点的小应变刚度模型。通过对土钉墙面层及毛竹排桩的水平位移、坡顶沉降、毛竹土钉的轴力以及毛竹排桩的剪力和弯矩分布规律的分析,对堤坝形毛竹复合土钉墙的工作性状获得了较全面的认识,并探索了其可能的失稳破坏形式。采用该程序自带的强度折减有限元法计算了各开挖工况下支护体系的稳定安全系数,表明毛竹复合土钉墙在施工期间和施工后均具有较高的稳定性,具备可靠的支护能力。     

复合型土钉支护结构有限元数值分析

在总结前人的研究成果下,针对土钉墙和复合土钉墙构造的特点,首次引入徐干成、郑颖人等提出的等面积圆屈服准则,建立了模拟它们受力变形的计算模型,并结合工程实测资料,运用大型通用有限元程序ANSYS对土钉墙和复合土钉墙进行了有限元分析,详细讨论了土钉支护结构和复合土钉支护结构在不同地基条件下的变形特性,并将复合土钉支护结构与土钉支护结构做了详细对比,对复合土钉支护结构的设计、施工等提出了一些建议。     

土钉墙+水泥土桩墙联合支护结构的力学特性分析

为充分发挥水泥土桩墙的高强度特性,提出了一种土钉墙+水泥土桩墙的基坑联合支护结构,并介绍了其设计理念。基于有限元数值模型,结合南昌地区典型地质条件,系统地研究了联合支护结构对渗流场、土体水平位移、土钉轴力、水泥土桩墙桩身应力、基坑破坏模式的影响,以及坑底加固、水泥土桩墙距离对基坑支护性能的影响,并与传统土钉墙和复合土钉墙支护结构进行了对比分析。结果表明:在保证墙体安全的条件下,联合支护结构的受力机制更合理,开挖面处土体水平位移、桩身轴向及切向应力均小于传统的土钉墙和复合土钉墙;基坑破坏模式表现为重力式挡土墙破坏模式,对坑底进行加固处理可进一步显著改善其支护性能。     

深基坑复合土钉墙支护FLAC-3D模拟及大型现场原位测试研究

应用FLAC-3D建立了深基坑复合土钉墙支护模拟模型。该模型可对预应力锚索复合土钉支护结构进行开挖支护施工过程的三维动态模拟分析。然后,通过大型深基坑复合土钉墙支护工程现场原位的测试,得到了深基坑水平位移、竖直位移、土钉与锚索的内力、土体应力应变等现场原位测试数据,进行了模拟模型与现场原位测试数据的拟合及对比分析,说明建立的三维数值模拟分析模型能够反映复合土钉支护的基坑在开挖过程中的受力和变形特征。这也为深基坑复合土钉墙支护技术的设计和施工提供指导,并对深入了解复合土钉墙支护作用的机理有较大意义。     

土钉联合拉锚式钢板桩支护结构优化

通过增设土钉对拉锚式钢板桩支护结构进行优化。打设土钉不仅可以减小岸坡土体的塑性变形,而且可以约束钢板桩的变形,从而起到减小钢板桩桩长的作用。土钉的横向连续布置还可以提高钢板桩墙整体性,更利于结构稳定。本文通过有限元计算的方法比较了拉锚式钢板桩支护结构与土钉联合拉锚式钢板桩支护结构的变形特性与典型工况下两种结构的边坡稳定性,证明了利用土钉进行优化设计的优越性。在此基础上,通过分析土钉的长度、倾角以及埋设位置对板桩位移的影响,对土钉参数也进行了优化。     

深基坑土钉支护的工作性能分析

对土钉支护的工作机理和参数选取作进一步研究,文中利用ANSYS对深基坑土钉支护结构施工阶段的土体受力性能和变形特征进行非线性有限元模拟分析,探讨了各支护参数对深基坑土钉支护工作性能的影响。结果表明土钉支护的主要设计参数如土钉长度、密度、倾角等,对支护结构的工作性能都有一定的影响。     

复合土钉支护的FLAC3D数值模拟

为了分析复合土钉支护,以天津津湾广场基坑支护为例进行模拟计算。采用FLAC3D软件建立复合土钉支护模型,其中包括土钉、锚杆、微型桩、搅拌桩和喷射混凝土面层,并按照施工步骤进行求解,得出模拟结果。运用杨光华提出的增量法与台阶式土钉墙的土压力计算方法对该支护结构进行计算,得出计算结果。并分别将模拟结果、计算结果中的土钉轴力与土体水平位移进行对比,以确定该种数值分析方式的可行性。分析结果对复合土钉支护的设计有一定的参考价值。     

深基坑边坡失稳实例分析

土钉墙是基坑支护中非常经济、有效的支护形式，但由于支护体系主要依赖于土体自身稳定性及土体强度，使其支护的深度受到限制。为增加土钉墙支护的深度，可采取复合土钉墙支护形式。但在土钉墙支护的基础上增加何种复合结构，需要了解坡体的受力状态，对坡体受力状态的了解是支护设计和施工的前提。介绍了深基坑边坡采用复合土钉墙支护时，由于设计、施工等原因，造成边坡局部失稳的实例，为深基坑土钉墙支护设计和施工提供了宝贵的经验。可以看出，深基坑复合土钉墙支护，除常用的增加锚杆以增加边坡整体稳定性措施外，坡脚部位的稳定问题也需高度重视。     

基于数值模拟的深基坑不同组合支护形式对比分析

随着城市建设中地下空间开发利用愈来愈多,深基坑工程变得越来越复杂,对其支护形式的研究也面临前所未有的挑战。以石家庄市某深基坑工程为例,采用非线性有限元方法对桩锚-土钉墙分段组合和桩锚-土钉墙分级组合两种不同组合支护形式下的坡顶水平位移、竖向位移、深层土体位移进行分析。对比发现,桩锚-土钉墙分级支护较桩锚-土钉墙分段支护在坡顶水平位移、竖向位移、深层土体位移方面控制效果更佳。     

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。     

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。