深基坑開挖對工程樁承載力的影響機(jī)理研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與城市化建設(shè)進(jìn)程的加速,大量高層建筑物和地下工程不斷涌現(xiàn),不可避免地會觸及深基坑開挖問題。大面積的深基坑坑底往往設(shè)置密集的工程樁,深開挖導(dǎo)致的土體卸荷回彈作用會對這些工程樁產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。目前,國內(nèi)外對于坑底工程樁的研究尚不全面,實(shí)際工程中常因?qū)Υ肆私獠簧疃_挖不合理產(chǎn)生工程事故或盲目打樁導(dǎo)致資源浪費(fèi)。本文以深基坑開挖對已有工程樁承載力的影響機(jī)理研究為核心,通過有限元分析,對深開挖卸載條件下基坑變形性狀和圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)

2、力特征、單樁和群樁的受力特性以及影響工程樁承載力的主要因素及其影響規(guī)律進(jìn)行了研究。
　　本文首先系統(tǒng)地總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于基坑開挖引起的變形的研究現(xiàn)狀和基坑開挖對樁基影響的研究現(xiàn)狀。對圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、坑底土體隆起、周圍地表沉降、基坑開挖對鄰近樁基影響以及基坑開挖對坑內(nèi)樁基影響幾個(gè)方面問題的研究進(jìn)展和存在不足進(jìn)行了歸納。
　　其次,對基坑開挖的有限元分析理論進(jìn)行了總結(jié)。簡要介紹了有限單元法的基本原理、主要特點(diǎn)、求解方式和分析過程,并

3、對ABAQUS軟件的基本功能、建模的關(guān)鍵問題和建模的具體流程進(jìn)行了說明。
　　第三,通過建立平面有限元分析模型,詳細(xì)研究了深開挖卸載條件下坑底樁土相互作用的機(jī)理。對比分析了坑底無樁和有樁時(shí)基坑的變形性狀和圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力特征,得出坑底加樁可以有效減小墻后地表位移、坑底土體隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形,但是增加了基坑開挖面以下圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大彎矩以及墻前、墻后土壓力。分別研究了單樁和群樁的受力特性,結(jié)果表明,樁頂部位置的樁土相對位移最大;樁身軸力沿

4、樁身自上而下先增大后減小;樁身上部受到正摩阻力而下部為負(fù)摩阻力,兩者沿樁身向下都是先增大后減小。隨著開挖深度的增加,樁身上部的樁土相對位移逐漸增大;樁身軸力有一定增大,且最大值逐步下移;樁側(cè)摩阻力中性點(diǎn)逐漸下移。對群樁模型,工程樁越靠近基坑中心,其樁頂處的樁土相對位移越大;各部分樁身軸力越大;樁側(cè)摩阻力中性點(diǎn)位置越低,樁身上部的正摩阻力越大,樁身下部的負(fù)摩阻力數(shù)值越小。
　　第四,通過建立平面有限元分析模型,詳細(xì)研究了深開挖卸載條

5、件下影響工程樁承載力的主要因素及其影響規(guī)律。指出樁身性質(zhì)、開挖條件以及土體參數(shù)對工程樁的抗壓和抗拔承載力影響比較明顯。工程樁的抗壓承載力隨著工程樁長度、直徑、開挖深度和土體有效重度的增大而增大;隨著工程樁數(shù)量、重度、土體泊松比和有效內(nèi)摩擦角的增大而減小。工程樁的抗拔承載力隨著工程樁長度、直徑、重度、開挖深度和土體泊松比、有效重度、有效內(nèi)摩擦角的增大而增大;隨著工程樁數(shù)量的增大而減小。其他因素對工程樁承載力的影響較小,實(shí)際工程中工程樁的設(shè)