长春万盛基坑支护设计与数值模拟分析

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21世纪以后,我国的城市化进程不断推进,高层、超高层建筑不断涌现,城市地下商场、地下停车场、城市轨道交通,市政地下设施随处可见,开挖基坑面积、深度不断增大,极大地推动了深基坑工程的不断发展,新的支护形式不断出现,支护设计计算理论不断成熟,施工技术不断进步。值得人们警惕的是,基坑工程规模之大,周边环境之复杂,建设空间之狭小等原因,使得基坑工程事故仍时有发生,因此深基坑工程是个古老但永恒的研究课题。在基坑支护结构、地下水控制、基坑监测、信息化施工、环境保护等方面提出了诸多研究的新课题。本文依据长春万盛综合楼基坑工程的实际情况,选取适合的基坑支护方案,进行支护结构设计计算,并对基坑支护做二维有限元数值模拟。主要内容如下:(1)对常用的基坑支护结构的适用条件进行分析对比,根据长春万盛综合楼基坑工程的具体情况,把握基坑支护结构的选择原则,确定采用预应力锚杆复合土钉墙支护方案和桩锚支护两种方案。(2)对该工程的两种支护方案分别进行设计计算,在内力计算方面,复合土钉墙计算采用极限平衡法,多支点桩锚支护采用等值梁法。(3)应用理正深基坑结构计算软件,对两种基坑支护方案进行基坑稳定性验算,根据验算结果确定两种支护结构的设计方案。(4)基于MIDAS/GTS分析软件,分别建立两种支护结构的二维有限元模拟模型,定义施工阶段,分析两种支护方案在土体水平位移、竖向位移、支护结构内力方面模拟结果,得出其变化的一般规律。对比两种支护方案模拟结果,得知桩锚支护方案对土体位移的控制更加严格,但两方案模拟结果均控制在安全范围内。(5)该工程施工采用桩锚支护方案,将土体水平位移及地表沉降的监测数据与MIDAS/GTS软件模拟数据对比,绘制变形曲线,两者吻合较好,证明了该支护方案的合理性,以及数值模拟结果的可靠性。(6)根据前述研究内容可知,复合土钉墙支护方案可以满足支护结构及周围土体的安全稳定,且较桩锚支护方案更具经济性。
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