两侧深基坑施工对紧邻管道内力影响的分析毕业论文

 2021-04-16 01:04

摘 要

随着经济的发展和人口的增加,城市的建设用地越来越紧张,城市中建筑物不得不往地下发展,高层和超高层建筑物的大量出现使得深基坑工程不仅在数量上增多,而且开挖的面积和深度逐渐加大,另外城市地下管道是我们的生命线,大量的排水管道,煤气管道以及线路管道遍布于地下,所以为了避免基坑施工对地下管线造成安全影响,我们应该进行大量的研究。

(1)在整个管道上距离基坑越近水平位移逐渐增大,同时随着距离基坑开挖距离的增大水平位移逐渐减小,在基坑距管道2m时管道的最大水平位移为25mm,在基坑距管道8m时管道的最大水平位移为18mm,管道的水平位移减小了38%。

(2)在管道埋深为10m时管道的水平位移急剧增加,随着埋深的增大,管道的弯矩逐渐增大,弯矩极值由103kNm/m增大到346.72kNm/m。因此随着埋深的增大对管道的安全造成影响也增大。

(3)随着基坑长宽比的增加,管线的水平位移随之迅速减小。最大水平位移出现在基坑的对称面,当基坑的长宽比为1时,管线发生的竖向位移最小;但随着基坑长宽比的变化,管线竖向位移总体变化不大,在38.5mm~35.5mm之间波动。

关键词:深基坑;紧邻管道;影响因素

Influence of the construction of deep foundation pit on the internal force of the adjacent pipe

ABSTRACT

With the development of economy and increase of population, the city construction land increasingly tense, in the city buildings to be developed underground, the emergence of a large number of high-rise and super high-rise building of deep foundation pit engineering not only increased in number, and the excavation depth and area gradually increased, the city underground pipeline is our lifeline, drainage pipeline a large number of gas pipeline and pipe lines throughout the underground, so in order to avoid the construction of foundation pit safety impacts on underground pipelines, we should conduct a lot of research.

(1) In the pipeline from the foundation near horizontal displacement increases gradually, at the same time as the distance increases the horizontal displacement of excavation distance decreases, the maximum horizontal displacement of foundation pit in long-distance pipeline 2m pipeline is 25mm, the maximum horizontal displacement of foundation pit in long-distance pipeline 8m pipeline is 18mm, the horizontal displacement of pipelines is reduced by 38%.

(2) In the depth of buried pipeline for horizontal displacement of 10m pipeline increased dramatically with the increase of buried depth, pipe bending moment increases gradually, the extreme moment increased from 103kNm/m to 346.72kNm/m. so as to increase the depth of pipeline safety impact also increases.

(3) With the increase of the aspect ratio of the foundation pit, horizontal displacement of the pipeline rapidly decreases. The maximum horizontal displacement of foundation pit in symmetrical plane, the pit when the length width ratio is 1, the minimum vertical displacement of pipelines; but with the pit aspect ratio changes, the vertical displacement of pipeline has little overall change, fluctuations in the 38.5mm~35.5mm.

Key words: deep foundation pit ;adjacent pipe; influencing factors;

目录

1 绪论 - 1 -

1.1研究的背景及意义 - 1 -

1.2国内外研究现状 - 1 -

1.2.1基坑开挖对紧邻管道理论上的研究 - 1 -

1.1.2基坑开挖对紧邻管道监测上的研究 - 3 -

1.2.3基坑开挖对紧邻管道数值模拟分析研究 - 6 -

1.2.4对基坑开挖及地下管道的研究 - 8 -

1.3论文的研究内容 - 10 -

2 两侧深基坑施工对紧邻管线影响基本算例模拟 - 11 -

2.1有限元计算程序简介 - 11 -

2.2 基坑数值模型的建立 - 12 -

2.2.1单元选择 - 12 -

2.2.2 土层参数 - 12 -

2.3材料特性 - 12 -

2.3.1计算模型 - 13 -

2.4基坑模拟施工步骤 - 14 -

2.4.1基坑开挖模拟步骤 - 14 -

2.4.2 基本算例的计算结果 - 16 -

2.4.3地层位移分析 - 17 -

2.5地表沉降以及管道内力的分析 - 19 -

2.5.1地表沉降的分析 - 19 -

2.5.2管道的内力分析 - 20 -

2.6不同工序下的水平位移和竖向位移分析 - 21 -

2.6.1工序一管道水平位移和竖向位移的分析 - 21 -

2.6.2工序二管道水平位移和竖向位移的分析 - 23 -

2.6.3工序三管道水平位移和竖向位移的分析 - 24 -

2.7本章小结 - 26 -

3 影响地下管道内力的因素分析 - 27 -

3.1影响地下管道内力的因素 - 27 -

3.1.1基坑开挖与管道的距离对管线的影响 - 27 -

3.1.2管道埋深的影响 - 31 -

3.1.3管道半径的影响 - 34 -

3.1.4基坑尺寸的影响 - 36 -

3.1.5土层的强度对管道造成的影响 - 39 -

3.2本章小结 - 43 -

4结论与展望 - 44 -

4.1结论 - 44 -

4.2展望 - 44 -

致 谢 - 46 -

参考文献 - 47 -

1 绪论

1.1研究的背景及意义

随着经济发展城市的建设用地逐渐紧张,城市建筑开始向空间上发展,越来越多的高层超高层涌现出来,因此深基坑在开挖过程中不仅在面积上增大,而且在开挖的数量上逐渐增多,在开挖方面出现更深层次的开挖方向。深基坑在施工过程中更复杂,另外由于中国的城市轨道交通的快速发展和城市地下空间开挖,会有越来越多的管道和地铁隧道。

目前仍有许多问题在深基坑开挖后,将引起的地面土层的运动和初始应力状态的变化,从而导致靠近管道的位移场和应力场发生变化,深基坑在施工过程中对紧邻管道容易造成破坏,从而使管道的位移发生变化。随着城市在建设上的发展,基坑在开挖过程中对紧邻地下管道的破坏逐渐增多,为了保证基坑在开挖过程中紧邻地下管道在能够安全正常的运行,降低由此造成在经济上的损失,必须对地埋管道的破坏机制和基坑在开挖过程中对管道内力和位移的影响进行更加深入的探究。

1.2国内外研究现状

1.2.1基坑开挖对紧邻管道理论上的研究

随着经济的发展城市化进程的逐渐加速,在城市密集区出现了越来越多的深基坑工程,邻近地下管道也逐渐受到了影响,因此国内外专家学者逐渐重视起来,纷纷对深基坑开挖对紧邻管道影响进行了理论上的分析和研究。

周建昆等[1]研究了基坑工程施工对邻近管线变形影响的研究,指出基坑施工对基坑底部的隆起位移有明显的抑制作用,并且增加管道的纵向位移,管道周围的土体会增大管道压力,可以有效地抑制隧道的隆起和水平位移位移的增大。

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