【摘要】：鋼管與鋼板樁組合支護(hù)結(jié)構(gòu)(PUC)是一種新型的組合支護(hù)結(jié)構(gòu),由鋼管與U型鋼板樁交叉組合而成,其既具有鋼板樁止水的優(yōu)點(diǎn)又擁有鋼管剛度大的特點(diǎn)。這種組合支護(hù)結(jié)構(gòu)較為新穎,雖然在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有幾例成功應(yīng)用PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的工程案例,但是理論研究嚴(yán)重缺少,形成理論嚴(yán)重滯后于實(shí)踐的現(xiàn)象。本文在傳統(tǒng)鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)研究方法的基礎(chǔ)上,對(duì)PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種組合形式進(jìn)行了研究分析。首先對(duì)PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的一個(gè)單元進(jìn)行研究,然后根據(jù)筆者提出的設(shè)計(jì)方法對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)某軟土基坑進(jìn)行設(shè)計(jì),并利用ABAQUS有限元軟件對(duì)此基坑進(jìn)行三維模擬,分析支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形、基坑四周及坑底土體的變形。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:(1)簡(jiǎn)要總結(jié)鋼板樁、鋼管樁、組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并指出PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)目前存在的問(wèn)題:PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的截面特性及其設(shè)計(jì)方法;(2)在鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度的研究基礎(chǔ)上,對(duì)PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的單元?jiǎng)偠冗M(jìn)行研究,得出剛度計(jì)算公式,并研究得出再PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)中鋼管與鋼板樁的荷載分配關(guān)系宜采用按剛度分配原則;(3)總結(jié)水土壓力、支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法,根據(jù)傳統(tǒng)鋼板樁的設(shè)計(jì)計(jì)算方法,提出了適合PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。(4)針對(duì)馬鞍山某基坑,采用本文提出的PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì),并采用ABAQUS對(duì)基坑的開(kāi)挖進(jìn)行三維數(shù)值模擬,分析PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果,模擬結(jié)果顯示:在基坑開(kāi)挖過(guò)程中,PUC組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形、基坑四周土體沉降及水平位移、基底隆起變形均滿足規(guī)范要求。
【圖文】：

用地下空間可以改善城市環(huán)境[1]。隨著時(shí)代的發(fā)展，建筑工程會(huì)逐漸向著地下展，對(duì)于地下空間的研究也將越來(lái)越重要。為了滿足社會(huì)發(fā)展的要求，基坑工的開(kāi)挖面積將會(huì)越來(lái)越大，開(kāi)挖深度會(huì)越來(lái)越深，這將會(huì)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)提出來(lái)越高的要求。目前，基坑工程中常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)方式有放坡開(kāi)挖、土釘墻、鉆孔灌注樁人工挖孔樁、地下連續(xù)墻、鋼板樁等。鋼板樁作為綠色建材，目前在基坑支護(hù)程中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。20 世紀(jì)初鋼板樁在歐洲開(kāi)始生產(chǎn)，亞洲最先是 19年日本在三井本館的擋土施工中首次運(yùn)用，隨后 1931 年日本開(kāi)始生產(chǎn)鋼板樁而我國(guó)首次使用是 20 世紀(jì) 50 年代在鐵路圍堰施工中，并且所用的 U 型鋼板都是從原蘇聯(lián)進(jìn)口的；2001 年到 2002 年期間，馬鋼依據(jù)其優(yōu)良的 H 型鋼生產(chǎn)線按照歐標(biāo)生產(chǎn)出了熱軋 U 型鋼板樁，并成功運(yùn)用于嫩江大橋圍堰和孟加拉防工程等[2]。目前，根據(jù)截面形式，，鋼板樁共有四種類(lèi)型：U 型、Z 型、直線型組合型，如圖 1-1 所示，其中，U 型鋼板樁因其制作加工、安裝及價(jià)格相較于他鋼板樁的優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)實(shí)際工程中應(yīng)用最為廣泛[3]。

圖 1-2 萊德大學(xué)研究 RMA 效應(yīng)的試驗(yàn)示意圖H.Schmieg[9]等為研究 U 型鋼板樁在兩種極端情況下（即考慮鎖口零剪力傳遞和全部剪力傳遞）樁墻的抗彎剛度及其影響因素做了一系列實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)中鎖口間的剪力位移比數(shù)據(jù)研得出：鎖口摩擦力大小是影響抗彎剛度的重要因素，并且鎖口在全部剪力傳遞條件下的鋼板樁擋墻的抗彎剛度是鎖口在零剪力傳遞情況下的 3 倍，但并未探究出摩擦與剛度的具體關(guān)系，也沒(méi)有得出其他抗彎剛度影響因素。此實(shí)驗(yàn)還得出鋼板樁擋墻在實(shí)際工作過(guò)程中其樁墻的抗彎剛度處于鎖口全部剪力傳遞條件與零剪力傳遞下的抗彎剛度值范圍之間。B.P.Erickson[10]等對(duì)某碼頭20世紀(jì)七八十年代修建的三個(gè)停泊位加深工程進(jìn)行了有限元分析。首先，它們?yōu)榈玫戒摪鍢逗屯馏w的應(yīng)變及鋼板樁上的作用力數(shù)據(jù)，利用 PLAXIS 有限元軟件建立了格形鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的平面應(yīng)變二維模型，并在模型中考慮了基坑向下加深開(kāi)挖過(guò)程中土體和鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用。之后為研究輪機(jī)荷載在填料和鋼板樁結(jié)構(gòu)上的分布與傳遞，利用 RISA-3D 有限
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU753

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本文編號(hào)：2702478