圆形深基坑排桩框架支护结构算法

圆形深基坑工程在我国西南地区渐有出现,在其中的以砂卵石地层为主的地区深基坑支护结构型式多为排桩结合多道圈梁构成的排桩框架结构,但实践中一直没有合适的结构计算方法.针对工程实际的迫切需要,基于结构力学分析方法,提出了确定圆形深基坑排桩框架结构内力和变形的理论计算方法,即按多跨连续梁和弹性地基梁模型分段分析围护桩内力与变形,并考虑桩梁变形协调分析圈梁内力及变形,推导出了围护桩和圈梁的内力及变形理论计算公式.开展了模型试验研究,结果表明,桩顶侧向位移理论值与试验值分布规律整体上具有相似性,说明了理论计算方法具有一定的合理性.最后,给出了一具体实际工程的排桩和圈梁的内力及位移分析结果.     

基坑双排桩支护结构设计计算软件开发及应用

随着基坑开挖规模朝更大更深方向发展,传统的单排桩、桩锚、桩撑支护结构受到一定的限制,在变形控制要求较高,又不宜采用内支撑和锚杆的情况下,双排桩能发挥较好的作用。双排桩是由两排平行的支护桩、水平压顶梁和前后联系梁形成的空间围护结构体系,具有刚度大、稳定性好、变形小、便于直立开挖等优点,因而得到广泛应用。新的湖北省《基坑工程技术规程》（DB42/T159-2012）中增加了双排桩支护结构相关章节,提出了双排桩的设计与计算模型。针对湖北省新基坑规范中提出的双排桩支护计算模型,应用VB.NET语言开发出一款操作简单、实用性强的基坑双排桩设计计算软件（DESDROP）,本软件的开发与研究是为配合湖北省新基坑规程实施而进行的。该软件能对双排桩前后桩的位移、内力和稳定性进行分析,并可以通过查询结果图看到任一工况条件下的土压力、位移、弯矩、剪力图。将该软件应用于金地名郡基坑工程,结果表明,DESDROP软件运算速度快,计算结果能满足双排桩支护设计的需要。     

优化的变形协调条件在桩-锚结构锚索拉力计算中的应用

锚索抗滑桩的设计计算包括锚索拉力计算和桩体内力计算,而锚索拉力又直接影响桩体内力,因此,锚索拉力计算对桩-锚结构设计十分关键。在常规和修改变形协调条件的基础上,考虑锚索预应力作用在滑动面处桩身产生的位移和转角对第i排锚索作用点处桩身位移的贡献,除去其他排锚索预应力Rj0对桩身作用产生的位移,同时考虑锚索拉力增量的水平分量作用对桩体变形的影响,对滑动面处桩身位移、转角以及其他排锚索拉力对某一排锚索作用点处桩身位移的贡献进行优化,建立优化的桩-锚变形协调方程。结合结构力学中的虚功原理和图乘法理论,编写Visual C++计算程序,通过滑坡工程实例对锚索预应力和总拉力进行计算。3种变形协调条件的计算结果表明：优化的变形协调条件不仅能使抗滑桩在预应力施加阶段处于有利的受力和变形状态,而且适用于锚索与水平面成不同角度的情况,弥补了常规和修改变形协调条件的不足。     

弧形间隔排桩-桩顶拱梁空间抗滑结构理论研究

为充分利用地形、地质结构和混凝土的材料特性,优化直线排桩的不利受力状态和提高其整体稳定性,提出了弧形间隔排桩-桩顶拱梁新型空间抗滑结构,即根据滑坡地形及地质条件弧形布设抗滑桩,桩顶设置连系梁,连系梁两端设置抗力桩,形成空间结构以抵抗滑坡推力。以抗滑桩与连系梁之间的作用力为冗力,分别建立了连系梁和抗滑桩的计算模型,并对连系梁的内力和抗滑桩的位移进行了理论分析,根据连系梁与抗滑桩连接处的位移协调条件,建立了力法典型方程求解冗力。最终得出了连系梁的弯矩、剪力和轴力以及抗滑桩的位移、内力理论计算公式。通过算例分析并与悬臂桩及直线排桩-桩顶连系梁抗滑结构比较,结果表明：空间抗滑结构中弧形连系梁的内力分布更加合理,弧形连系梁对抗滑桩的位移约束效果明显。     

地铁车站深基坑桩锚支护结构内力试验研究

为研究深大复杂基坑桩锚支护结构内力演化规律和受荷特性,以总面积约为16×104 m2、最大开挖深度为26 m的基坑工程为依托,在支护桩和锚杆钢筋上预埋钢筋计,分别对基坑开挖过程中和桩头侧向加载、不同工况锚杆拉拔过程中桩的内力和锚杆内力进行监测。结果表明：（1）随着基坑的开挖,悬臂阶段3根支护桩外侧桩身应力呈拉-压-拉变化,内侧桩身应力呈压-拉变化;同一测点钢筋应力逐渐增大,最大值位置略微下移,应力零点出现的位置随桩长的不同而不同。单支点阶段随着基坑暴露时间的增加,外露桩身应力增大,桩身钢筋应力峰值出现在开挖面附近区域,嵌固段桩身应力变化复杂且应力零点比悬臂阶段出现的早。两支点阶段桩身钢筋应力变化更复杂,主要受基坑开挖时间和预应力锚杆的张拉锁定等因素的影响。（2）支护桩、锚杆支护结构设计需考虑其最大允许变形量;满足锚固长度临界值要求后,自由段越长,锚固效果越好,锚固段越短越经济。（3）在未施加拉力和不同拉力作用过程中,锚杆受力发生重分布,与以往土质或岩质基坑认识不同。（4）锚杆侧摩阻力中性点和潜在滑移面的出现与移动是一致的,可用于确定基坑潜在滑移面位置和锚杆临界长度。     

深基坑双排桩结构支护效果有限差分数值模拟

[摘 要] 由两排平行的钢筋混凝土桩以及桩顶冠梁形成的双排桩支护结构可以有效控制基坑侧 向变形,被广泛应用于基坑支护设计中。本文以济南市西区文化中心项目大剧院为工程背景,对双排桩 支护结构下基坑坡面水平位移,坑底隆起,桩身弯矩、剪力,桩土接触面切向刚度和法向刚度等特征进行 研究,并通过“实体单元桩冶和“结构单元桩冶的计算结果进行对比分析。研究表明,桩与土体相互作用 力学模型能较好模拟双排桩支护施工过程,计算精度较高;桩顶的水平位移最大,基坑开挖底面的弯矩 和剪力最大;计算结果可为双排支护桩作用机理的研究提供参考。     

深基坑桩锚支护结构和土体之间协同作用

目前深基坑桩锚支护结构的研究已引起学者的高度关注,支护结构与土体之间协同工作的研究仍然是一个亟待深入研究的课题。以桩锚支护结构与土体相互作用体系为研究对象,考虑桩后土抗力与锚杆拉力共同作用,建立静力平衡方程,在前人总结的桩锚变形协调条件的基础上,对其进行改进,并与变形协调条件的其他3种算法对比。结果表明,改进的方法更能反映桩锚支护结构受力变形的实际情况,由此算得的锚杆设计拉力较其他方法算得的锚杆设计拉力偏大,这是因为克服了前述方法中忽略锚杆倾角、增大了锚杆的伸长量以及未考虑桩锚实际受力状态的缺点。结合工程实例,应用FLAC3D模拟的桩身内力与改进方法算得的桩身内力基本吻合,说明改进方法的优越性。     

某深基坑支护结构内力与变形研究

以某深基坑支护结构位移与内力监测为依据,并结合计算分析探讨了位移与内力大小的变化规律。实测表明：施加的锚杆预应力有10 %～25 % 的损失,在开挖过程中锚杆轴力增加约10 % 左右。钢支撑的轴力随开挖深度增加而增加,轴力大小、变化与开挖方式、速度及下层支撑的逐一拆除有关;支护桩的变形随桩深、支撑条件变化而变化。基坑顶部的水平位移以坑壁中央最大,靠端部位移较小。总的来说,理论分析与实测结果大体一致,但由于支护结构受力与变形的复杂性及施工的影响,使得理论计算值与实测值存在一定的差异。     

双排桩-锚杆支护的有限元模拟

基坑支护模型往往在计算假定的基础上建立,而依据计算假定建立的模型往往不能得到和实际相符的结果。但有限元软件可以较为真实的模拟基坑开挖的过程中应力和位移的变化情况,是土工数值分析的重要手段。本文运用大型有限元软件ABAQUS建立双排桩-锚杆结构有限元模型,全面的考虑土体的特性、桩土的共同作用及桩间土对支护结构的影响等因素,分析支护结构在土体开挖荷载作用下的内力和变形,为设计和施工提供了参考。     

基坑围护结构增量计算法的改进

就围护桩（或围护墙）加内支撑这一基坑支护形式而言,基于弹性地基梁理论的增量法是其围护结构内力和变形计算的常用方法。合理计算荷载增量是该方法实施的关键之一。目前,该法的荷载增量主要由土压力增量和挖除土体弹性抗力释放的反力增量两部分组成。根据弹性地基梁和增量法的基本原理,结合基坑施工过程,综合分析得出：荷载增量除上述两部分外,还应包括开挖面以下土体因开挖面下降、水平抗力系数降低而引起的土体弹性抗力部分释放的反力增量;开挖面以下围护桩（或围护墙）任意点的这部分反力增量等于该点在上一工况下的侧向位移与开挖侧土体水平抗力系数的比例系数m和本工况挖除土体厚度的乘积。工程实例理论计算结果和实测结果的对比分析表明,与传统增量法相比,采用改进增量法,围护桩（或围护墙）侧向位移的计算值与实测值更加接近,计算结果更加符合工程实际。     

天津某深基坑工程施工监测及数值模拟分析

本文介绍了天津铜锣湾广场深基坑工程开挖实例。通过对开挖过程中的支护结构内力、坑周土体水平位移等的现场监测和数值模拟分析,讨论了基坑开挖过程中支护结构受力的特点及其对周围环境的影响,得到了基坑周边土体水平位移的变化规律,为考虑施工因素的支护结构设计提供了依据。     

湖底深基坑围护结构变形与受力特性研究

基坑围护结构是基坑安全的重要保证。通过三维有限单元模拟,考虑地下水渗流的影响及结构与土体之间的相互作用,对某湖底明挖隧道基坑支护结构在施工过程中的变形和受力变化规律进行研究,并与现场监测结果进行对比验证。结果表明:围护结构的不同部位对基坑开挖的响应规律并不一致;水平向支护结构受开挖影响,向坑内倾倒,竖直向桩体随开挖应力重分布影响中段发生弯曲变形,总体稳定。模拟变形结果与监测结果较为一致,验证了基坑围护结构的有效性和模拟计算的准确性。研究结果为基坑后续施工提供了参考依据。     

深基坑大直径圆环梁水平支撑体系的优化设计与工程实践

通过福建医科大学附属协和医院外科病房综合楼基坑支护方案的分析对比，提出采用制动桁架作为深基坑大直径圆环梁水平支撑体系，受力合理、刚度大、变形小，利于控制围护桩位移、方便土方开挖及地下室施工。     

近铁路基坑通风井段变形特征及其机制分析

针对长春某地下车站深基坑工程,深入研究了基坑开挖过程中近铁路侧通风井段险情的发生过程及其致险机制。通过分析通风井附近桩身水平位移、桩顶水平位移、支撑轴力以及铁路道轨两侧路肩沉降差,探讨了通风井段基坑变形过大的原因;采用ABAQUS有限元软件对该基坑的施工过程进行数值模拟,分析了通风井段基坑施工险情的发生机制。研究结果表明,通风井段基坑变形过大是由岩土体过度应力释放和基坑变形空间效应共同作用导致。由于通风井处阳角的存在,且施工过程中通风井段基坑未架设斜撑,致使该处基坑变形的空间效应显著,坑壁产生指向通风井的扭转变形;开挖速度过快、支撑安装不及时和岩土体中过度应力释放导致围护桩变形过大,使基坑的稳定性变差。     

基于组合权重与灰色关联度分析法的地铁深基坑开挖稳定性评价

伴随着城市的快速发展,地铁深基坑工程越来越多。在开挖过程中如何对其稳定性进行评价,是当前需要重点关注的问题。以成都地铁十七号线凤溪站深基坑支护开挖工程为依托,利用层次分析确定的主观权重与利用熵值法确定的客观权重计算获得组合权重,并与灰色关联度分析法相结合,通过现场数据采集并进行综合评判,客观评价地铁深基坑开挖的稳定性。结果表明,各监测项目对基坑稳定性的重要程度从大到小依次为桩顶水平位移（0.29）、地表沉降（0.24）、建筑物沉降（0.19）、桩顶沉降（0.18）、内支撑轴力（0.10）,基坑稳定性综合评判结果等级为"非常好"。所建立的评价模型可为类似地铁深基坑开挖稳定性评价提供新的方法。     

刚性桩复合地基的主动土压力分析

桩足够长、桩间距不大于6倍桩径的刚性桩复合地基中,在桩间土内部的剪切力和桩土间摩擦力共同作用下,桩顶段桩间土压力仅在一定深度范围内有所增加,且随深度迅速衰减,而桩顶段桩身轴力随深度增加。基于刚性桩复合地基的这一特点,紧邻刚性桩复合地基开挖基坑且基坑底高于刚性桩桩底时,得出刚性桩复合地基上的附加荷载作用在支护结构上的主动土压力可以简化为倒三角形,最大主动土压力作用在刚性桩桩顶平面与支护结构相交处,随深度增加,主动土压力迅速衰减至0。实践表明该计算方法比较符合工程实际。     

基坑开挖与支撑拆除对周围环境影响的研究

地下连续墙和内支撑是基坑工程常用的支护形式,一般认为该支护形式下的变形主要发生在基坑开挖阶段,忽略了支撑拆除对基坑变形以及周围环境的影响。本文以深圳市万科滨海置地基坑工程为依托,通过有限元数值模拟分析,研究基坑开挖和支撑拆除对基坑周围环境的影响,最终得到以下结论:支撑拆除阶段与基坑开挖阶段的变形规律一致,受时空作用影响明显,“中间大、两边小”;两阶段变形量大小相差不大,变形量之和占总变形量的85%以上,发展迅速的变形分别发生在底层土开挖以及底层支撑拆除阶段,其原因主要是三道支撑不等距,底层开挖土厚度大、花岗岩残积土厚度差别大以及仅在地下室底板位置处设有换撑块。模拟结果显示,基坑顶部水平位移、地面沉降以及建筑物沉降与监测数据基本一致,其结果可以为同类工程提供借鉴。     

基坑预留土台的简化分析方法研究

利用有限元软件对基坑预留土台对围护结构的内力及变形的影响规律进行研究,并对预留土台作用下围护桩的内力及变形的简化计算方法进行探讨。分析结果表明,预留土台的存在对减小围护桩的内力及变形具有显著的作用,且随着预留土台宽度、高度的增大,围护桩的内力及变形呈明显的减小趋势,但当预留土台宽度增大至约1倍开挖深度时,围护桩的变形逐渐趋于稳定。当计算预留土台作用下的围护桩变形及内力时,先利用弹性地基梁法计算该开挖深度下的围护桩的变形及内力,然后乘以预留土台的面积折减系数,即可得到预留土台作用下的围护桩变形及内力。经实际工程验证,采用该简化计算方法可较为简便地计算预留土台作用下围护桩的内力及变形。     

悬臂式支护结构中几种控制变形的方法

悬臂式支护结构是基坑工程中常用的支护形式,多以排桩、地下连续墙、工法桩、钢板桩等形式出现。基坑工程中在条件受限的情况下,无法做内撑,但周边部分建（构）筑物对基坑变形很敏感,需要采取一些辅助措施来控制基坑的变形。结合工程实例介绍了悬臂式支护结构中常用的几种控制变形的方法,包括双排桩外拉、锚杆（索）加固、基坑内斜撑、基坑内土加固、坑内预留反压土等,并对这几种方法的适用范围、技术要求等进行了分析,为今后类似工程的设计施工提供借鉴。