云南大理泰安新城深基坑支护研究

发布时间：2017-08-30 07:06

  本文关键词：云南大理泰安新城深基坑支护研究

  更多相关文章： 深基坑支护 支护结构设计 支护方案比选 有限元分析 优化设计

【摘要】：深基坑工程是一项多种因素相互影响的综合性较高的系统工程,在城市高层建筑中占有重要的地位。深基坑事故不仅会造成工程造价的增加,工期的延误,更严重的会造成人员伤亡。在深基坑事故中,绝大多数是由于支护方案选择的不够恰当、设计参数选择的不够合理、设计计算方法选择的不够科学,所以选择恰当的支护方案、科学的设计方法和适当的设计参数是避免发生基坑事故的最有力措施。本文以云南大理泰安新城深基坑为实际工程背景,研究如何在满足深基坑工程稳定性和经济性要求的前提下,选择出适当的支护方法并对支护参数进行优化设计。通过查阅相关文献,对目前常用的深基坑支护方案比选理论和设计计算方法进行了总结。对比分析各类支护方案优选理论的优缺点和适用条件,最终选择层次分析法和模糊综合评价法来对深基坑支护方案进行优选。对各种设计计算方法总结后,决定采用理正深基坑软件进行初步设计,采用三维有限元软件MIDAS—GTS进行优化设计。在进行多种支护方案比选过程中,每种支护方案的受力特点、适用的场地工程地质条件不尽相同。通过分析各种基坑工程事故的原因并查阅相关文献,总结了常用支护形式适用的场地工程地质条件和对应满足的基坑变形等级要求。以结构的安全性、施工过程的难易程度、工程总造价的高低、对周边环境影响的大小、施工所需要的工期长短为五个主要评判指标,利用模糊综合优选理论和层次分析理论为比选理论基础,对深基坑支护方案进行综合优选比较。针对云南大理泰安新城房地产深基坑项目,对地下连续墙、排桩+内支撑、排桩+锚索,三种支护方式进行综合比选分析,通过理论比选最终选出了排桩+锚索的支护方式。对选定的支护方案进行详细参数设计时,针对排桩+锚索这种超静定支护结构,采用理正深基坑软件来进行详细设计和稳定性验算。对理正深基坑软件计算得到的结果,用MIDAS-GTS有限元软件进行三维模拟,来确保支护措施的安全性。最后使用MIDAS-GTS有限元软件对设计参数进行优化,优化过程中以桩身位移和桩身内力为优化指标,对桩间距、嵌固深度、桩径三项设计参数进行优化设计。通过改变嵌固深度、桩体间距、桩体直径三个变量中的一个变量,得出围护结构在某一因素变化条件下的弯矩和位移,以最大的弯矩和位移为基准,得到某一因素变化引起的弯矩和位移变化率,两个变化率在坐标系中交点所对应的参数即为最优设计参数。通过模糊综合分析理论和层次分析理论得到的支护方案与原设计方案一致,证明了该方法的有效性。使用MIDAS-GTS有限元软件进行三维基坑支护模拟,在确保基坑稳定的前提下,进行支护参数的优化设计,通过该优化设计成功的降低了造价,达到了优化设计的目标。
【关键词】：深基坑支护 支护结构设计 支护方案比选 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 前言12-20
• 1.1 研究背景与意义12-14
• 1.2 深基坑工程的研究现状14-17
• 1.2.1 设计理论现状14-16
• 1.2.2 深基坑支护方案优选及设计优化现状16-17
• 1.3 当前存在的问题17-18
• 1.4 论文的研究目标、研究内容18-19
• 1.4.1 论文研究目标18
• 1.4.2 论文研究内容18-19
• 1.5 技术路线19-20
• 第二章 深基坑设计计算理论20-34
• 2.1 土压力的类型和性质20
• 2.2 土压力计算理论20-23
• 2.2.1 郎肯土压力理论20-22
• 2.2.2 库伦土压力理论22-23
• 2.3 水平荷载与水平抗力标准值计算23-26
• 2.4 深基坑支护结构设计计算理论与方法26-29
• 2.4.1 等值梁法26-27
• 2.4.2 弹性支点法27-29
• 2.4.3 有限单元法29
• 2.5 基坑稳定性分析29-34
• 2.5.1 边坡稳定性分析30-31
• 2.5.2 基坑整体稳定性分析31
• 2.5.3 基坑底部土体抗隆起稳定性分析31-32
• 2.5.4 基坑底部土体突涌稳定性分析32-34
• 第三章 深基坑支护方案优选理论研究34-47
• 3.1 深基坑常用支护结构类型34-39
• 3.1.1 放坡开挖34
• 3.1.2 水泥土墙34-35
• 3.1.3 土钉墙35-36
• 3.1.4 排桩36-38
• 3.1.5 地下连续墙38-39
• 3.2 深基坑支护方案优选理论研究39-44
• 3.2.1 层次分析法39-42
• 3.2.2 多目标模糊决策理论42-44
• 3.3 影响深基坑支护方案选择的因素分析44-47
• 第四章 工程实例方案优选分析47-56
• 4.1 工程概况47-49
• 4.2 场地条件分析49
• 4.3 基坑支护方案优选模型的建立49-52
• 4.3.1 优选层次结构的建立49-50
• 4.3.2 层次分析法确定各因素的权重50-52
• 4.4 深基坑支护方案模糊综合评判52-56
• 4.4.1 地下连续墙综合评判52-53
• 4.4.2 排桩+内支撑综合评判53-54
• 4.4.3 排桩+锚索综合评价54-55
• 4.4.4 基坑支护方案综合分析55-56
• 第五章 云南大理泰安新城深基坑支护设计56-72
• 5.1 工程概况56
• 5.2 工程地质条件56-59
• 5.2.1 地层岩性56-58
• 5.2.2 场地气象水文条件58-59
• 5.3 泰安新城深基坑支护方案设计59-72
• 5.3.1 参数选取59-60
• 5.3.2 深基坑支护设计计算60-68
• 5.3.3 基坑周边土体沉降分析68
• 5.3.4 基坑整体稳定性计算68-69
• 5.3.5 抗倾覆稳定性验算69
• 5.3.6 抗隆起验算69-70
• 5.3.7 抗管涌验算70-72
• 第六章 深基坑三维有限元数值模拟72-87
• 6.1 MIDAS-GTS基本原理介绍72-74
• 6.1.1 求解过程72-73
• 6.1.2 本构模型73
• 6.1.3 排桩与地下连续墙的等刚度转换73-74
• 6.2 MIDAS-GTS有限元模型的建立74-79
• 6.2.1 模型建立的基本条件74
• 6.2.2 模型参数74-75
• 6.2.3 建立模型75-79
• 6.3 MIDAS-GTS有限元计算结果79-81
• 6.4 基坑支护方案参数优化设计81-87
• 6.4.1 桩径优化81-83
• 6.4.2 桩间距优化83-84
• 6.4.3 嵌固深度优化84-85
• 6.4.4 最终方案确定85-87
• 第七章 结论与展望87-89
• 7.1 结论87-88
• 7.2 展望88-89
• 致谢89-90
• 参考文献90-92

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