综合管廊开挖施工对建筑桩基础的影响毕业论文

 2021-04-16 01:04

摘 要

综合管廊开挖施工对于建筑桩基础的影响研究是土木工程专业教育教学的重要内容,国内外学者对于综合管廊开挖施工的开展过很多的跟踪研究以及试验,积累了丰硕的研究成果。现实的工程问题中,当基坑或者说隧道工程施工开挖的时候,会引起附近的建筑物和地表的沉降以及变形。在开挖阶段,不仅仅要保证自身的结构安全,还要保证邻近建筑结构的安全与稳定。本文以PLAXIS二维有限元软件为基础,根据任务书的要求,自行设计模型,分析综合管廊的开挖施工会对邻近的桩基产生怎样的影响。对邻近桩基的位移变形和内力进行分析。

论文的主要内容如下:

首先对本课题的研究背景进行阐述,然后对国内外的研究现状进行阐述,对基坑开挖和综合管廊开挖的基本涉及理论进行分析和总结。

接着,根据任务书,自行设计研究模型,利用PLAXIS二维有限元软件进行建模数值模拟,分析在施工的过程中,桩基的变形规律。

最后分析数值模拟出来的结果,虽然现有的文献中,对于桩基的研究不在少数,但是在这些国内外已有的文献中,都是对基坑及隧道本身的安全性进行了较多的研究,忽略了综合管廊开挖对周围环境的影响。我们这篇文章从计算以及分析建模结果的的角度方法对基坑及隧道开挖对桩基础的影响进行了研究。

【关键词】综合管廊施工;建筑物及地表沉降;桩基础;数值模拟

目 录

第一章 绪论 1

    1. 引言 1
    2. 国内外研究现状国内外研究现状 2
    3. 基坑支护结构位移 5
      1. 围护结构的最大侧移 6
    4. 基坑开挖引起坑外土体变形分析 7
    5. 隧道开挖对于桩基础影响的研究 9
    6. 有限元方法 9
    7. 隧道开挖模拟 10
    8. 问题提出 10
    9. 综合管廊开挖对邻近桩基础影响的研究方法 11

1.10 总结 12

第二章 基坑开挖对邻近桩基的影响 13

2.1 悬臂式基坑开挖对邻近桩基的影响模型选用及参数 13

2.2 悬臂式基坑对邻近桩基的影响 14

2.2.1二维有限元模型建立 14

2.2.2桩基础以及土体所受影响分析 17

2.2.3桩身弯矩内力及位移分析 18

2.2.4 基坑开挖宽度15米时桩基弯矩及位移分析 19

2.2.5 桩基刚度变化后的桩基弯矩及位移分析 21

2.3 内凸式基坑对邻近桩基的影响 23

2.3.1二维有限元模型建立 23

2.3.2 桩基础以及土体所受影响分析 26

2.3.3 桩身弯矩内力及位移分析 27

2.4 组合式基坑队邻近桩基础的影响 29

2.4.1 二维有限元模型建立 29

2.4.2 桩基础以及土体所受影响分析 31

2.4.3 桩身弯矩内力及位移分析 33

2.5 总结 36

第三章 隧道开挖对于邻近桩基础的影响分析 37

3.1 隧道开挖对邻近桩基的影响的模型选用及参数 37

3.2 桩基础在开挖隧道的侧面模拟 38

3.2.1 二维有限元模型建立 38

3.2.2 桩基础及土体所受影响分析 41

3.2.3 桩身弯矩内力及位移分析 43

3.2.4 同样工况下桩长20米弯矩内力及位移分析 45

3.3 桩基础在开挖的隧道正上方的模拟 47

结论 57

致谢 58

参考文献 59

1 绪论

1.1引言

因为在城市中心的高楼大厦、人群的聚集区,以及经济发展的需要,在地下会出现大量的 基坑工程、隧道工程、综合管廊工程,在我们设计这些隧道基坑工程的时候,往往要考虑很多的因素,比如开挖对于邻近建筑的影响,基坑之间的相互影响等等。这些都是非常复杂纷繁的问题,我们不能一下将其全部解决,但是可以分解成局部问题来解决。

例如,在上海市中心的一个建筑,属于上海市优秀历史建筑的第一批,现在是危险的情况,现在建筑有160多裂纹和开裂、渗水、脱落、瓷砖空鼓等问题,其原因是18米外的基坑产生最大6cm基坑沉降。上海市第二批在徐汇区历史建筑,风霜雨雪在上海市已超过70年,但在9米外的基坑开挖影响下,这些砖出现了明显的裂缝,导致建筑人员必须撤离。如果想要解决这个安全问题,我们必须要对楼房的整体结构进行二次加固,这样会费时费力,并且付出巨大的代价。不仅造成数额巨大的经济损失,更会发生安全问题,造成人员的伤亡,这对于土木工程师来说是致命的。所以我们要事前对于我们要设计和施工的工程进行模拟预测计算分析,来保证人民的生命财产的安全。

在我们的这个课题中,综合管廊的开挖对于邻近桩基的影响,需要分析的并不是单一的对于桩基的影响,我们还需要考虑基坑外土体的位移变形,桩基上部结构的变形,桩身的受力等等因素。这里面的每一个因素都会造成桩基的承载力超限,从而发成破坏失去稳定。所以说,研究综合管廊开挖对于邻近桩基的影响对以后的施工安全方面以及指导工作具有重大的意义

在基坑和隧道工程开挖的过程中,还需要考虑周边环境的影响。如果环境发生变化,那么就会对土体的位移和变形产生一定的影响,进而也就会对桩基产生影响。在市中心进行基坑开挖,基本上都是深基坑,毗邻着各种各样高层建筑物群,这些建筑的结构、高度、面积以及基础类型等都是不一样的,因此,在基坑开挖的时候必须要保证毗邻的建筑的安全和稳定。周围的桩基础的建筑设计和施工的保护应在基坑工程的全过程,我们是从围护结构、设计支持系统,支持建设、降水、开挖、支撑,然后再到整个过程的地下结构的建设,与此同时也要对于建筑桩基础加固我们也需要考虑并且重视。因此,它的合理性是一个非常重要的需要我们考虑的问题,对基坑开挖引起的土体位移与邻近桩基建筑物位移和附加弯矩,桩基的受力和变形,可应用在在基坑工程理论的发展进行合理的问题、技术与实践。要是不采取实际有效的措施进行控制,不仅仅会对邻近建筑的结构产生严重的影响,还会造成巨大的经济损失,因此,研究基坑开挖对邻近建筑的影响很重要,如果我们能够把握其中的变性规律,那么就能很好的控制变形,降低危害。随着城市化程度的加快和中国的城市化步伐,这个问题肯定会成为一个重要的工程问题,需要在城市建设中亟待解决的。2001年7月,在伦敦英国举行了一次关于土壤置换对建筑物和结构的影响的专业国际会议,由此可见,这是一个岩土工程的研究热点。目前,有很多实测资料和理论是关于基坑以及建筑变形的,主要就对开挖引起的土体变形和应力分布的一些方面进行了研究分析,总结得出了与之对应的地面沉降变形的计算和预测。

1.2 国内外研究现状国内外研究现状

综合管廊开挖对于邻近桩基础的影响,这是困扰着地下工程施工基顺利进行的一大难题。国内外学者在前人的基础上对深基坑以及隧道开挖变形的计算理论及支护结构位移引起基坑变形地表沉降,以及对桩基础的影响进行了很多的研究分析且获得了很多能够在实际工程中应用的理论

钢板桩基是一种基坑支护的形式,它是设置在基坑开挖所处的界面,并且与这个界面紧密相连的;研究了基坑的内支撑中锚杆支撑分为三种:悬臂式,组合式,内凸式;研究隧道开挖对土体位移变形的影响,并且在这种位移变形影响下是对桩基如何作用的,会对桩基产生什么影响;研究在桩基设计的时候是否需要将土体位移与轴向荷载之间的共同作用考虑进去等等。

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