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随着我国国民经济的飞速发展,城市化进程不断加快,同世界所有发达和发展中国家一样,土地资源紧张的矛盾也日益突出,城市建设向高空、向地下争取建筑物空间己成为一个发展趋势。由此而产生了大量的基坑工程,且规模和深度不断加大,平面尺寸已达两三百米,深度达数十米。基坑支护设计与施工既是我国各大城市基本建设工程的重要问题,又是岩土工程中比较复杂的问题。因此,加强对基坑支护设计计算理论及数值模拟的研究,提高对基坑工程实践的指导就显得尤为重要。本文对大型深基坑支护方案优化设计与数值模拟进行了研究。主要内容如下:
⑴介绍了深基坑支护设计理论,包括深基坑支护结构常用计算方法、深基坑工程中的土压力问题等,对各种方法进行了分析与对比,归纳总结了各自优缺点。
⑵介绍了价值工程理论和层次分析法,利用这两种理论对基坑支护方案进行了优化设计,最终确定了支护方案。
⑶本文所用的二维有限元分析方法能基本真实地模拟基坑所在场地和结构本身的空间作用,能有效地反映基坑开挖、土体卸载、锚杆安装过程对基坑变形的影响,表明该方法具有很强的实用性和拓展性。
⑷在模型的选取上,采用了先进的HS模型,由于HS模型很好的考虑了卸荷的特性,HS模型在卸荷时表现得更硬,而MC模型只有一个单一刚度,实际卸荷模量要比变形模量大,而HS模型考虑了卸荷,采用先进的HS模型可以得到较好的模拟结果。
⑸对基坑工程在施工期间所得8个监测点的数据进行了详细分析,绘出了不同监测点所得基坑水平位移随时间变化的曲线,并通过它们的对比,得出监测点2、3、4 三点处基坑水平位移变化最大,建议此处施工时应减缓施工速度,并加强这三点内侧的支护结构,如适当提高支撑刚度等。
⑹通过有限元数值模拟所得基坑监测点的最终水平位移普遍小于工程实地监测数据,通过分析比较得出结论认为,除了基坑建模模拟本身存在的误差外,基坑数值模拟时没有考虑周边环境的影响是造成两种结果产生一定差别的主要原因。