【摘要】：鋼管與鋼板樁組合支護結構(PUC)是一種新型的組合支護結構,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)點又擁有鋼管剛度大的特點。這種組合支護結構較為新穎,雖然在國內已經有幾例成功應用PUC組合支護結構的工程案例,但是理論研究嚴重缺少,形成理論嚴重滯后于實踐的現(xiàn)象。本文在傳統(tǒng)鋼板樁支護結構研究方法的基礎上,對PUC組合支護結構的一種組合形式進行了研究分析。首先對PUC組合支護結構的一個單元進行研究,然后根據(jù)筆者提出的設計方法對長江中下游地區(qū)某軟土基坑進行設計,并利用ABAQUS有限元軟件對此基坑進行三維模擬,分析支護結構內力與變形、基坑四周及坑底土體的變形。主要研究內容及成果如下:(1)簡要總結鋼板樁、鋼管樁、組合支護結構的國內外研究現(xiàn)狀,并指出PUC組合支護結構目前存在的問題:PUC組合支護結構的截面特性及其設計方法;(2)在鋼板樁支護結構剛度的研究基礎上,對PUC組合支護結構的單元剛度進行研究,得出剛度計算公式,并研究得出再PUC組合支護結構中鋼管與鋼板樁的荷載分配關系宜采用按剛度分配原則;(3)總結水土壓力、支護結構內力計算方法,根據(jù)傳統(tǒng)鋼板樁的設計計算方法,提出了適合PUC組合支護結構的設計計算方法。(4)針對馬鞍山某基坑,采用本文提出的PUC組合支護結構的設計方法進行設計,并采用ABAQUS對基坑的開挖進行三維數(shù)值模擬,分析PUC組合支護結構的支護效果,模擬結果顯示:在基坑開挖過程中,PUC組合支護結構的內力及變形、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]。隨著時代的發(fā)展，建筑工程會逐漸向著地下展，對于地下空間的研究也將越來越重要。為了滿足社會發(fā)展的要求，基坑工的開挖面積將會越來越大，開挖深度會越來越深，這將會對基坑支護結構提出來越高的要求。目前，基坑工程中常用的支護結構方式有放坡開挖、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，目前在基坑支護程中得到越來越廣泛的應用。20 世紀初鋼板樁在歐洲開始生產，亞洲最先是 19年日本在三井本館的擋土施工中首次運用，隨后 1931 年日本開始生產鋼板樁而我國首次使用是 20 世紀 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)進口的；2001 年到 2002 年期間，馬鋼依據(jù)其優(yōu)良的 H 型鋼生產線按照歐標生產出了熱軋 U 型鋼板樁，并成功運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、安裝及價格相較于他鋼板樁的優(yōu)勢在國內實際工程中應用最為廣泛[3]。

圖 1-2 萊德大學研究 RMA 效應的試驗示意圖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驗研究。通過分析實驗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系，也沒有得出其他抗彎剛度影響因素。此實驗還得出鋼板樁擋墻在實際工作過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]等對某碼頭20世紀七八十年代修建的三個停泊位加深工程進行了有限元分析。首先，它們?yōu)榈玫戒摪鍢逗屯馏w的應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結構的平面應變二維模型，并在模型中考慮了基坑向下加深開挖過程中土體和鋼板樁支護結構的相互作用。之后為研究輪機荷載在填料和鋼板樁結構上的分布與傳遞，利用 RISA-3D 有限
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU753

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本文編號：2702478