基于Melan解的水平基床系数分析方法及工程运用

弹性地基法具有概念清晰、过程简单等优点在深基坑设计中广为运用,合理选择土体水平基床系数是弹性地基法的关键因素。以往地基水平基床系数多依靠于经验取值,一些学者也曾经尝试采用mindlin解等一些经典的弹性解来确定地基水平基床系数,但在参数的取值以及边界条件的确定方面均存在问题。根据反对称问题的特点,很好地解决了基坑开挖后的边界条件问题,使之符合弹性半空间理论,同时采用考虑应力状态和应力水平的土体参数,使得参数的选取更加符合实际情况。结合理论分析结果与应力路径试验结果,得到了与模量相关的水平基床系数计算方法。将计算得到的水平基床系数运用到杭州市地铁一号线试验段深基坑开挖工程中,并与实测结果进行比较,验证了计算方法的正确性,为杭州地铁后期设计计算、开挖施工提供了理论依据。该方法与传统弹性地基法相比,水平基床系数的取值有明确的计算方法,与连续介质有限元法相比,参数简单、计算简便、概念明确。     

线性分布基床系数弹性地基梁有限单元法改进

弹性地基梁法常用于研究土和结构的相互作用,对于均布荷载和边界条件简单的弹地基梁,采用理论解即可方便地进行计算。侧向荷载作用下桩体、嵌入式挡墙一般根据弹性地基梁理论进行分析,并假定基床系数随深度增加。对于基床系数呈线性分布或呈均匀分布但边界条件复杂的弹性地基梁理论求解困难,通常采用有限差分法或有限单元法近似求解。采用有限单元法计算线性分布基床系数弹性地基梁时,若单元划分数量不够,就存在计算精度不足的问题。采用加权余量法推导了更为精确的2节点5次位移函数和相应的单刚矩阵,得出了线性分布荷载作用下挠度的5次多项式近似解,从而实现只需划分很少的单元数,节点位移及单元内位移的分布即可达到较高的计算精度,极大地提高了计算效率,单元内力的分布可直接由位移函数导出,简化了后处理计算程序。     

两侧铰接地下连续墙的试验研究及数值分析

地下连续墙用于平面不规则形状基坑支护时,对任意直线段墙体,其受力与变形实际上是三维的,而不是一般经验简化方法假设的二维变形与受力,并应考虑相邻墙体之间的相互作用。采用考虑墙土相互影响的地下连续墙与土共同作用的三维有限元方法,研究了墙端铰接和墙端自由两种边界条件对等刚度及变刚度墙体内力与变形的影响,计算结果表明,建议的理论计算方法与模型试验结果吻合较好。通过与模型试验实测值的对比,指出了以往采用平面有限元进行分析的方法的不足,并重点分析了墙端铰接对墙体横向弯矩的影响,研究结果表明,三维变形产生的横向弯矩是可观的,必须加以考虑。     

迭代增量法分析地下连续墙的受力性状

围护结构的位移是影响土压力的重要因素,目前深基坑中地下连续墙分析时采用的增量法没有考虑墙体位移对增量荷载的影响。根据墙体位移对增量荷载的影响,假设在每一步开挖过程中围护墙体位移不变,由此确定初始增量荷载。根据计算得到的位移,用迭代法对增量荷载进行修正,分析地下连续墙的变形和内力。最后,通过与实测资料的对比,证实了迭代增量法的合理性。     

基于DTS的地下连续墙接头处渗漏预测

地下连续墙作为深基坑的支护墙体,具有良好的强度和安全稳定性。但墙体的不完整性会引起渗漏问题的发生,严重影响墙体的功能。针对地下连续墙的渗漏问题,设计模型试验探索了不同加压功率、不同加压时长下不同含泥量混凝土的温升稳定情况,通过温升曲线中的异常点,可分析墙体的完整性及发生墙体渗漏情况,提出了基于分布式光纤温度感测(Distributed Temperature Sensing,DTS)技术的地下连续墙混凝土浇筑完整性检测方法及对地下连续墙接头处渗漏的预测方法。以昆明地铁四号线的深基坑地下连续墙项目为例,介绍了利用DTS监测地下连续墙渗漏的感测光缆及其布设方法,对比检测结果及现场实际渗漏情况,验证了这一方法的可行性和有效性。     

堆载地基与邻近桩基的相互作用分析

本文在分析堆载条件下邻近桩基与土体的相互作用时,提出了改进弹性地基梁模型,采用最小势能原理推导了改进弹性地基梁的有限杆系法平衡方程,并编制了相应的分析程序EFBMPP,对影响桩基变位和弯矩的影响因素进行了计算分析.     

逆作基坑开挖卸荷对工程结构的影响分析

以天津站交通枢纽深基坑工程为背景,基于开挖实测资料和数值模拟计算结果对比,对超深逆作基坑开挖卸荷引起的立柱桩隆沉、地下连续墙变形和层板变形进行了分析。结果表明,随着基坑的开挖,立柱桩与地连墙在竖直方向有一定隆起,中间柱的隆起量总体偏大;立柱桩间、立柱桩与地连墙间的差异变形随开挖的加深而持续增加,后者超过了设计控制预警值。地连墙水平位移沿深度呈近似的“弓形”曲线,坑口处有向坑外的侧移;水平位移最大值较顺作开挖小,出现的位置约为基坑开挖面以上1/2~1/3坑深处,与顺作法发生在基底开挖面附近有显著不同。水平层板竖向变形以隆起为主,最大竖向隆起出现在顶板中间区域的支撑柱附近。与此同时,文中还讨论了桩柱变形设计控制标准问题。     

山区滑坡诱发既有隧道受力变形影响分析

山区滑坡对既有隧道结构的受力变形有着重要影响。既有成果一般将滑坡体和隧道结构分开单独研究,而将两者结合起来进行研究还不多见,且多数停留在实际工程监测分析上,利用理论解析法对隧道-滑坡体相互作用的分析更是少见。首先,基于传递系数法和极限平衡法对滑坡下滑推力进行了计算;其次,将滑坡推力施加在既有隧道结构上,建立隧道-滑坡相互作用的弹性地基梁模型,采用传递矩阵法求解出隧道结构任意截面的内力和位移。在此基础上,建立三维数值模型对滑坡诱发隧道变形进行模拟,将数值分析结果与理论计算值进行对比验证,获得了较好的一致性。最后,针对滑坡推力大小、滑体内地基系数、滑床内地基系数、隧道衬砌刚度以及隧道长度等参数进行了影响分析。该研究成果可为滑坡区域既有隧道的维修加固提供一定的理论依据。     

成层软土地基预固结处理后桩基水平承载力估算方法

目前通过对软土地基预加固处理来提高桩基水平承载力已被工程界认可,但如何在工程前期设计过程中估算软土地基预处理后桩基水平承载力提高值仍是技术难点。基于此,参考Bowles[1]的地基土水平抗力计算式,同时考虑成层软土地基预排水固结处理影响,通过数学推导,推求出根据原状软土室内土工试验抗剪强度指标及预加固处理时间,估算软土地基预处理后桩基水平承载力提高值的实用计算方法。考虑桩侧土弹塑性屈服影响,推导出成层软土中水平受荷桩弹塑性解析解及塑性区深度的计算式,给出了桩顶水平位移、桩身最大弯矩的无量纲计算式及相关计算源代码。依托于浙江省某水闸桩基工程案例,根据提出的计算方法对桩基水平承载力、桩顶水平位移及桩身最大弯矩等性状进行预估计算,并与地基预处理前、后现场试桩检测值进行验证对比,认为桩基水平承载力、桩顶水平位移及桩身最大弯矩等预估计算成果与工程现场试桩的检测值较接近,对类似工程设计具有较好的参考价值。     

基坑工程平面竖向弹性地基梁法中土的水平抗力比例系数反分析研究

提出了一种结合Ucode反分析软件和Abaqus有限元分析软件,并根据围护墙实测变形来反分析基坑工程平面竖向弹性地基梁法中土的水平抗力比例系数的方法。重点讨论了反分析的原理和实现流程,给出了反分析过程中迭代控制参数的确定方法及待估参数取值的确定方法。通过参数敏感分析可找到对围护结构变形影响较大的土层,针对起主导作用的土层m值进行反分析,既可提高迭代效率,又能保证反分析结果的准确性。实际工程反分析的结果表明,计算值与实测围护墙变形吻合得很好。在此基础上,根据多个测孔的反分析结果给出了各层土的水平抗力比例系数的建议取值。     

水下盾构隧道纵向上浮理论解及工程应用

考虑静动态上浮力、浆液时变性和上覆土体反向压缩性因素,基于弹性地基梁的弯曲微分方程、有限元理论和变形、转角、剪力以及弯矩协调方程和边界条件,获得了水下盾构隧道纵向上浮的理论解,并运用于“河北第一盾”曹妃甸工业区综合管廊工程。工程算例表明,理论解与数值解最大误差在2.5%以内,与正常掘进段监测值吻合度较高,可用于分析水下盾构隧道纵向上浮。另外,所得理论解摒弃了数值计算模型建立和细化单元的繁琐过程,易被设计、施工人员接受和应用,同时也为完善相关设计规范提供一定参考。     

利用旁压试验确定抗滑桩地基系数的研究

通过大量实践和理论分析,在Baguelin公式的基础上推导出水平地基系数的公式。提出了一套用幂函数模拟水平地基系数的逐步回归的方法,获得了较好的效果。同时,推导出这种情形下的弹性地基梁法的解析解公式。给出了一个计算实例,说明将旁压试验引入抗滑桩设计是可行的,值得推广研究和应用。     

滑坡治理中预应力锚索格构梁内力计算方法对比分析

本文结合某一滑坡防治工程实例,对预应力格构锚索工程提出了适合该工程布置方式的格构梁设计计算模型,并将此模型的计算结果与常用的winkler弹性地基梁和倒梁法的计算结果进行对比分析,研究表明此计算模型更加符合格构梁实际受力情况。