某地铁车站深基坑支护工程监测与分析

摘要

本文以广州地铁三号线客村站深基坑支护工程为工程背景，在对国内外相关研究成果进行深入分析的基础上，采用现场监测、理论分析和数值模拟相结合的方法，着重探讨分步开挖的深基坑工程中支护结构的受力和变形特性，主要工作和结论如下： 1．制定了切实可行的现场监测方案，通过对监测数据的整理分析，掌握了施工过程中桩身位移、内力和支撑轴力的变化规律，并通过监测数据与控制标准的对比，指导施工的顺利进行； 2．对采用有限元的方法模拟基坑开挖的相关理论和方法进行了较为深入的研究，分析了支撑轴力的计算方法，确定了本工程支撑轴力的控制值； 3．采用大型岩土工程分析软件PLAXIS对该试验工程的实际开挖过程进行数值模拟，通过数值模拟结果与实测结果的对比分析，验证了所建模型的正确性和采用参数的合理性；并采用数值模拟的方法，分析了分步开挖的深基坑工程中桩身位移和内力、支撑轴力的变化规律，探讨了支撑、基坑降水对桩身位移和内力的影响； 4．建立了比较完整的围护桩结构设计优化体系，并对施工步骤进行合理优化； 5．采用SAP84结构有限元通用分析软件对施工过程中的围护桩内力和位移、钢支撑轴力进行数值模拟，并与《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB02-98)的计算结果进行对比分析，为施工监测过程中的数据分析和预警提供了技术支持。

目录

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声明

第一章绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外深基坑工程研究现状

1.2.1深基坑开挖数值分析

1.2.2深基坑支护结构上作用的土压力分析

1.2.3深基坑的稳定性研究

1.2.4深基坑的变形特性研究

1.2.5基坑的变形与稳定性分析

1.2.6围护结构的受力、变形与稳定性分析

1.3本论文主要工作

第二章工程概况与现场监测方案

2.1试验工程概况

2.1.1试验工程概况

2.1.2试验工程特点

2.2场地工程地质条件

2.2.1地形地貌

2.2.2土层条件

2.2.3水文地质条件

2.2.4各土层物理力学参数

2.3支护结构设计方案

2.4支护结构施工方案

2.4.1建筑材料

2.4.2施工方案

2.4.3施工关键技术

2.5现场监测方案

2.5.1监测目的和意义

2.5.2监测依据

2.5.3监测方案

2.6本章小结

第三章现场监测结果分析

3.1概况

3.2监测管理基准值的确定

3.3围护桩侧向位移监测结果分析

3.3.1桩号选择

3.3.2监测结果与分析

3.4钢管支撑轴力监测结果分析

3.4.1支撑概况

3.4.2监测结果与分析

3.5本章小结

第四章深基坑开挖过程的有限元模拟

4.1理论分析方法选择

4.1.1常用理论分析方法

4.1.2有限元分析优缺点

4.2有限元基本理论

4.3土体本构关系确定

4.3.1土体非线性本构关系

4.3.2弹塑性本构关系

4.3.3适用于数值分析的Mohr-Coulomb屈服准则

4.4桩土界面模型

4.4.1接触面单元

4.4.2接触面单元分析方法

4.5初始地应力问题

4.6开挖过程的模拟

4.6.1被挖除单元和结点的处理

4.6.2开挖荷载计算

4.7支撑轴力分析模拟

4.7.1支撑轴力计算原理

4.7.2支撑预应力

4.7.3支撑轴力的控制

4.8本章小结

第五章试验工程的有限元分析

5.1PLAXIS有限元分析软件简介

5.1.1软件特点

5.1.2软件组成

5.2各结构的模拟

5.2.1土体的模拟

5.2.2支护体系的模拟

5.2.3支护体系与土体接触面的模拟

5.2.4深基坑开挖有限元模拟

5.3试验工点的有限元分析模型

5.3.1计算模型

5.3.2计算参数

5.3.3计算步骤

5.4计算结果与现场实测的对比分析

5.4.1围护桩位移对比分析

5.4.2支撑轴力对比分析

5.5数值模拟结果与分析

5.5.1围护桩位移

5.5.2围护桩弯矩

5.5.3围护桩剪力

5.5.4支撑轴力

5.5.5支撑预加力影响分析

5.6本章小结

第六章施工方案优化及分析

6.1施工方案优化的意义

6.2方案优化

6.2.1计算模式

6.2.2围护桩结构设计优化体系

6.2.3荷载计算

6.2.4计算结果分析

6.3车站结构的抗浮稳定性计算

6.3.1计算模式

6.3.2计算过程及结果

6.4本章小结

第七章结论与展望

7.1本文研究工作总结

7.2对今后研究工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士论文期间承担的科研项目、发表的论文