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近年来土钉支护作为一种经济可靠、快速简便的支护结构,在基坑支护中得到了广泛应用,但相关的理论研究仍落后于工程实践。对于土钉支护数值分析方法,前人所做的主要是二维平面或局部三维有限元分析,真正的三维分析较少,对基坑土钉支护的抗震研究还不够深入,没有比较成熟可靠的评价方法与标准可遵循。
本文运用计算速度快且能解决大变形的有限差分软件FLAC3D对某土钉墙支护结构进行整体三维模拟,计算分析了静力条件下支护结构的变形和土钉轴力的变化情况;并对整体三维有限元模拟的变形、轴力结果和局部三维有限元模拟的结果进行对比,结果表明影响明显。随后,分析了土钉支护各项工作性能参数(包括土钉长度,土钉间距,地面超载)对土钉支护性能的影响,讨论了各项设计参数的变化对土钉支护效果的影响规律。
对土钉支护结构进行了动力响应分析,研究了如何输入地震波、设置边界条件、为地质体选择合适的阻尼比和频率;模拟了支护结构在水平和竖向双向地震共同作用下,不同烈度对基坑变形和土钉轴力时程的影响,分析了土钉支护结构的弹塑性破坏状态;同时分析了地震作用下,土钉长度、土钉间距对变形和土钉轴力时程的影响;对静力和地震作用下的计算结果进行了对比分析;并对比了水平地震和双向地震作用下的土钉支护结构的响应。