结构缺陷对基坑支护结构工作性状影响的计算分析

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基坑支护结构对控制基坑变形和稳定性具有重要意义。在实际工程中,由于地质条件的复杂性,地质勘探、设计不合理、施工技术与工艺等的问题,支护结构难免会存在各种缺陷,从而造成基坑事故,而目前国内外对于带缺陷服役的支护结构的工作性状缺乏定量分析。因此,本文在阅读相关文献的基础上,通过数值模拟对缺陷支护结构的工作性状进行了研究。
  本文主要做了以下研究工作:(1)对当前基坑支护结构内力与变形分析的基本方法进行综述。(2)利用启明星商业计算软件FRWS和BSC-3D建立了基坑三维有限元模型,计算不同缺陷结构情况下支护结构的变形、弯矩、剪力、轴力,通过与正常支护结构工作性状相对比,分别研究了挡土桩结构缺陷对桩自身工作性状、挡土桩结构缺陷对内支撑体系工作性状和内支撑结构缺陷对内支撑体系工作性状的影响,并总结了不同结构缺陷情况下支护结构内力和变形的一般规律。
  上述工作得到主要结论:(1)挡土桩缩径会对自身工作性状造成不利影响;扩径会提高自身抗弯刚度,降低挡土桩变形;断桩长度对桩身工作性状影响较为明显,桩长在合理范围内时对桩工作性状影响较小,当桩长小于最低嵌固深度时桩会出现倾覆破坏现象。(2)挡土桩缩径、扩径都会造成内支撑结构变形增大,且随着缺陷桩径减小,内支撑会逐渐向坑外移动;在一定长度范围内断桩对内支撑结构影响不明显,低于该长度断桩会造成内支撑变形明显增大。(3)当支撑主要受轴力作用时,支撑节点缺陷对内支撑影响较小;冠梁节点缺陷会严重降低内支撑结构整体刚度,对基坑破坏性最为显著;局部混凝土离析会造成支撑结构强度下降,离析部分变形增大。
  研究成果揭示了结构缺陷情况下支护结构工作性状的一般规律,为今后缺陷支护结构的工作性状及相关研究提供了参考。
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