排桩式支护基坑的数值模拟研究

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排桩支护结构是基坑工程中常用的支护结构,基坑工程特性对各参数非常敏感,影响排桩支护基坑变形破坏的自身因素较多,基坑周围环境也会对基坑变形产生很大影响,包括临近建筑物,地面堆载,各工序的施工方法等也对其产生一定的影响。各地区地质情况有很大差别,这使得理论与实际的结合应用比较困难,实际工程中支护结构的内力变形实测值与理论设计值往往存在着一些差距。随着社会的不断快速发展,对基坑工程的安全要求越来越高,有必要对排桩支护基坑的变形破坏做进一步的研究,为基坑支护结构设计提供可靠的参考。  本文基于有限元数值分析软件ABAQUS进行研究,建立三维有限元模型,对基坑开挖进行模拟。参考工程实例资料,确定模型中各材料的参数,选取合理的材料模型,对模型进行合理的简化,对排桩支护结构的内力变形以及桩后土压力进行分析。先后分析各因素对排桩支护结构的影响,包括土体敏感性分析,嵌固土层性质的影响,桩身因素的影响、桩体成孔的影响、预应力锚索的影响等,得到了一定的变形规律。  从地面超载作用大小、作用宽度、作用位置、作用顺序四个方面分析地面超载对排桩支护基坑变形的影响,主要考虑排桩侧移的变化、桩后地表沉降的变化、基坑底部隆起的变化,得出当地面超载距离排桩大约0.5倍的开挖深度时,地面超载的影响很微小,基坑开挖后的地面超载对基坑稳定更不利。  根据以上研究结果,对某桩锚支护基坑工程实例进行数值模拟计算,分析结果说明在基坑开挖深度加大,排桩嵌固深度很小的情况下,通过合理的加密锚索能有效的控制基坑变形,保证基坑的稳定性,并根据锚索应力大小分布情况提出方案优化建议,将下排锚索减少并适当增大间距,或者用其他形式的支撑代替。
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