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基坑工程的费用在整个工程成本中占有很大的比例,深基坑支护工程一直存在着经济与安全的这两方面的"矛盾"的问题,它在整个基础工程具有重大的决定意义.如何选择合适的支护型式以及合理的设计参数是深基坑工程的关键,一个支护设计方案是否合理,通常决定了基坑工程的成败.如何在确保安全的前提下,经济合理地选用一种基坑支护方案,目前有许多学者和专家正在致力于这方面的工作,并提出了很多的优化设计原理及方法.由于深基坑工程是一门实践性很强、比较复杂的综合工程,目前,一方面存在着实践超前于理论的现象,如一些新技术、新工法的应用以及复杂地质条件下深基坑的开挖和施工;另一方面某些理论和计算方法又不能正确地反映实际施工工序、模拟施工过程.另一方面,岩土材料具有一定的"不确定性"和"地域性",因此,建立在"经验法则"基础上的工程类比方法和"专家系统"是目前深基坑工程概念设计的主要途径,信息化施工法是深基坑工程概念设计在施工过程中的必然延伸.深基坑工程是一个复杂的系统工程,同时又是一个动态系统,它需要面对的岩土工程条件、环境条件、施工条件存在着诸多不确定性、多元性和时域性,具体表现在以下四个方面:(1)土性的非均匀性和不确定性;(2)外力的不确定性;(3)环境条件的不确定性;(4)变形的不确定性.因此,深基坑工程不同于一般的结构工程和地基基础工程,设计计算是不可缺少的,设计优化要从深基坑工程定性的概念分析入手,抓住某个特定深基坑工程所要面对的关键问题,进行工程方案的筛选和优化.该论文首先对深基坑支护结构特点与功能进行了分析,提出了深基坑支护结构优化原理,即对可能方案进行优化筛选得到最优方案,再对最优方案进行细部优化设计.该论文根据目前在工程界应用广泛的深基坑支护结构的设计计算理论和方法,将深基坑支护结构的设计计算理论三大类即常规设计方法(静力平衡法)、弹性抗力法("m"法)、有限元方法进行了分析和比较.在现有深基坑结构优化设计计算的各种理论方法基础上对悬臂支护排桩的设计计算多种方法、多支点支护排桩设计计算的多种方法进行了分析比较,得出锚杆或内支撑结构支撑设置位置的优化是支护结构优化设计的另一方面,其优化的目标是使桩最大弯矩最小,以减少桩身配筋,降低造价的结论;采有限单元法对多支点支护排桩弹性抗力法("m"法)进行了研究.论文还对地基土水平抗力系数的分析与确定进行了初步研究.论文最后列举了工程实例,对基坑工程中常用的桩锚支护和板桩支护体系进行优化设计.实际证明了对基坑工程进行优化设计与施工是完全有必要的,优化设计与施工能很好地降低基坑工程的造价.