【摘要】：基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是基坑內(nèi)的土體卸荷后保證基坑穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),而立柱樁作為承受豎向荷載的圍護(hù)結(jié)構(gòu)擔(dān)負(fù)著支撐系統(tǒng)豎向荷載的傳遞作用,關(guān)于立柱樁所受內(nèi)力及位移變化的影響研究寥寥無幾。地鐵基坑開挖過程中,影響立柱樁隆沉的因素諸多,尤其是在工程和水文地質(zhì)條件、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方式及施工順序等相互作用下,立柱樁隆沉的變化趨勢(shì)各有差異。立柱樁的隆沉?xí)怪蔚葒o(hù)結(jié)構(gòu)處于平面外受力狀態(tài),立柱樁與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)處于彎、剪、扭等復(fù)雜的組合應(yīng)力狀態(tài)。有些工程實(shí)例表明,節(jié)點(diǎn)的失穩(wěn)破壞是影響基坑穩(wěn)定性的直接因素。目前,地鐵基坑的開挖是巖土工程界研究的熱點(diǎn)問題,立柱樁隆沉的研究多集中在對(duì)立柱樁的實(shí)測(cè)分析和理論解析方面,而不同的土質(zhì)和工程環(huán)境會(huì)造成較大的差異。因此本課題以軟土地區(qū)地鐵基坑工程為背景,在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上,結(jié)合基坑開挖所引起的力學(xué)行為研究,從樁土之間界面摩阻力的角度出發(fā),分析了立柱樁隆沉的力學(xué)機(jī)理和性質(zhì),建立了地鐵基坑開挖并考慮立柱隆沉的有限元數(shù)值模型,得出了地鐵基坑開挖過程中立柱樁隆沉的時(shí)空規(guī)律。論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1、以軟土地區(qū)地鐵深基坑為背景,結(jié)合工程的水文及地質(zhì)條件,分析立柱樁隆沉的時(shí)空發(fā)展規(guī)律;立柱樁的隆沉具有時(shí)間效應(yīng),地鐵基坑最后一層土的卸荷是立柱樁隆沉快速發(fā)展的階段;地鐵基坑具有空間尺寸效應(yīng),基坑中心處立柱樁的隆沉速率大于基坑兩端的立柱樁;立柱樁的隆沉存在歸一化的規(guī)律,基坑中心立柱樁的隆沉量與基坑開挖深度平方的比值約為0.020‰,而基坑兩端立柱樁大約為0.012‰;2、立柱樁的不均勻隆沉導(dǎo)致立柱樁之間會(huì)產(chǎn)生差異沉降,差異沉降最大的位置位于地鐵基坑中心與端頭井的過渡位置,過渡段長(zhǎng)度約占基坑長(zhǎng)度的25.3%~37.4%;3、立柱樁與圍護(hù)結(jié)構(gòu)隆沉不同,研究結(jié)果表明,立柱樁與地下連續(xù)墻之間的差異沉降呈線性變化,隨著基坑開挖深度的增加而增加,最大差異沉降約為基坑開挖深度的千分之一;4、根據(jù)立柱樁的受力特性,建立了立柱樁隆沉與土體回彈深度的關(guān)系,提出立柱樁隆沉的數(shù)學(xué)模型,結(jié)果表明,立柱樁的實(shí)測(cè)隆沉量小于模型計(jì)算值;5、結(jié)合上海市基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程,以鋼筋混凝土支撐所承受的極限彎矩為依據(jù),提出了立柱樁隆沉控制值的計(jì)算方法;6、應(yīng)用有限元軟件PLAXIS,采用小應(yīng)變土體硬化本構(gòu)模型,選取合理的模型參數(shù),通過數(shù)值計(jì)算與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析,驗(yàn)證了有限元模型的合理性;7、通過改變立柱樁隆沉的敏感性因素,應(yīng)用數(shù)值模型進(jìn)行分析,結(jié)果表明,立柱樁插入比為1:1.5時(shí)可以明顯減小立柱樁的隆沉量;被動(dòng)區(qū)土體加固深度大于3 m時(shí),立柱樁隆沉變化緩慢;8、立柱樁的隆沉引起支撐撓度的變化,支撐的彎矩隨之變化,探討了支撐彎矩變化的最大位置以及變化量,擬合得出立柱樁的隆沉與彎矩的關(guān)系曲線,支撐的彎矩值與擬合值十分接近,兩者相差5.7%。
【學(xué)位授予單位】：浙江科技學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U231.3;TU470
【圖文】：

研究背景著城市化的快速發(fā)展，城市相比鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口密集，城市地上交通擁擠。英國查爾引向地下，以減少地面的擁擠狀況，從此拉開了地鐵建設(shè)的帷幕。地鐵作為城工具，在城市軌道交通中擔(dān)任著重要的角色。相對(duì)于其他交通方式，地鐵占用不污染地面環(huán)境，另一方面為旅客提供舒適的乘車環(huán)境，地鐵車站作為一個(gè)比工程，具有集散旅客、堅(jiān)固人防等功能（如圖 1-1）。地鐵車站大多數(shù)位于城層建筑環(huán)繞地鐵車站，地上交通干線錯(cuò)綜復(fù)雜。地鐵車站常采用暗挖逆作法與工方式，為了避免影響交通狀況，車站的施工方式可選用暗挖逆作法施工，暗成本造價(jià)高，要求的施工工藝比較精湛；若周圍施工環(huán)境受影響程度低，則可施工。地鐵隧道一般是通過盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行暗挖施工，盾構(gòu)機(jī)在土層中推進(jìn)，通過及環(huán)片支承四周土體以防止隧道坍塌，盾構(gòu)機(jī)挖掘的土方運(yùn)輸?shù)胶蠓剑揽壳纬删蜻M(jìn)的過程，并同時(shí)施工安裝周圍環(huán)片。

言軌道交通的快速發(fā)展，使地鐵工程成為了 21 世紀(jì)的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。在地鐵的隆沉使圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形，使支撐梁及相關(guān)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力重應(yīng)的附加位移，內(nèi)支撐可能會(huì)偏離原有的平面應(yīng)力狀態(tài)，使支撐梁、立柱）、彎、扭和剪等極其復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，從而影響到基坑工程的穩(wěn)定和安是圍護(hù)結(jié)構(gòu)里面用來輔助連接每道支撐之間的結(jié)構(gòu)，立柱下方通常都有樁 2-1 所示）。基坑開挖引起土體回彈，使立柱樁產(chǎn)生隆沉效應(yīng)，過大的隆護(hù)結(jié)構(gòu)之間的差異沉降。尤其在基坑開挖過程中，立柱樁間及與地下連續(xù)造成支撐等圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移，從而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力。若圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)沉降產(chǎn)生裂縫或開裂直到失穩(wěn)，則影響著整個(gè)基坑工程的安全穩(wěn)定性。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2721643