水泥土連拱支護結構的數(shù)值模擬及性狀分析.pdf

1、水泥土連拱支護結構是近年來才開始應用的一種深基坑圍護結構形式，拱壁由水泥土攪拌樁依拱形排列而成，拱腳處設置鉆孔灌注樁作為拱壁支撐。與一般直線型受彎圍護結構相比，該結構在受力、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的技術優(yōu)勢。工程實際應用表明，這種圍護結構的變形較一般直線型圍護結構要小，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，已有不少關于該支護結構的研究，提出了多

2、種關于該支護結構的設計計算方法，但是基本都存在三個不足，①預先假定了支護結構上的土壓力大小及分布形式，沒有考慮土壓力與支護結構變形之間的相互影響；②認為土壓力完全通過拱體傳遞到拱腳樁上，沒有考慮拱形支護結構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，不能更加準確的貼近實際情況。 本文在總結前人研究的基礎上，對水泥土連拱支護結構進行了空問受力分析及三維有限元數(shù)值模擬，主要研究內容如下： (1)為研究拱形水泥土支護結

3、構的工作機理，對該結構進行了空間受力分析，證實了結構在土壓力作用下存在的水平向與豎向的荷載分擔情況： (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)調為出發(fā)點，推導了土壓力在兩方向的分配關系；基于最不利內力提出了水平拱體開挖面處土壓力分擔系數(shù)的概念；在此基礎上，以應力強度理論為基礎，推導了該支護結構新的設計計算模式； (3)在理論分析的基礎上，采用數(shù)值分析的方法，利用有限元工具建立

4、水泥土連拱支護結構的三維模型，考慮支護結構與土的共同作用，以及支護結構的三維邊界條件，對該結構進行數(shù)值模擬。通過對計算結果的分析，研究該支護形式受力后的水平側移情況、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力狀態(tài)，以及拱腳樁的荷載承擔情況，進而計算并得到了土壓力在水平向和在豎向的分配比。 (4)對水泥土連拱支護結構進行了系統(tǒng)的工作性狀研究，探討了支護結構設計參數(shù)的變化對基坑支護效果的影響。