基坑开挖引起下卧地铁隧道变形的简化计算方法

基坑开挖将对周围土体造成应力扰动,打破地层的应力平衡状态,进而使下卧地铁隧道结构遭到不同程度的破坏。针对既有研究的不足,考虑地基土体的非均质性对作用于隧道上附加应力的影响,引入弹性层状半空间地基模型,建立基坑开挖对下卧隧道影响的两阶段分析法。采用Hankel积分变换得到作用荷载表达式,运用矩阵递推法,推导出层状地基中轴对称垂直荷载作用下土体竖向附加应力解。在此基础上,基于Winkler-Pasternak双参数地基模型将既有隧道视为Euler-Bernoulli长梁,建立隧道变形后的挠度平衡微分方程,采用有限差分法将方程简化并获得隧道纵向变形解析解。通过与Winkler地基模型对比,发现Winkler-Pasternak模型能体现地基弹簧的相互作用,计算结果更精确,而Winkler模型明显高估隧道纵向变形。结合有限元数值模拟和工程实例进行分析,证实所提出方法的有效性。研究成果为准确预测下卧隧道在基坑开挖卸荷作用下的变形提供了一定理论支撑。

基于冗余度理论的深基坑环梁支撑优化分析

在基坑支护结构优化过程中,为了保证优化过程的合理性和优化后支护结构的安全性,引入冗余度理论对基坑支护结构进行优化。依据南宁市九洲国际深基坑工程实例中的环梁支护结构进行结构优化分析。采用杆件拆除法,对基坑支护结构失效情况进行数值模拟,并依据冗余度理论判断失效杆件的重要程度,最终得到优化结构。从而得出结论:冗余度大的杆件重要性小,可优先考虑优化此类杆件;最终确定的优化杆件需结合冗余度和杆件轴力变化共同判断;环梁支撑杆件的冗余度最小,重要性程度最高,是主要受力杆件。依照此种方法得到的优化结构,既能满足结构的冗余度要求,又节约了成本,为类似支护结构优化和冗余度研究提供了参考。

膨胀土地基中单桩承载特性非线性分析

膨胀地基中桩-土共同作用较为复杂,膨胀作用影响桩基承载性能的发挥.为了探究膨胀作用对单桩承载性能的影响,该文基于桩-土相互作用机理,考虑土体剪切模量随深度的变化规律,利用剪切位移法推导出了单桩弹性理论解.在此基础上,结合荷载传递矩阵提出了膨胀作用下单桩竖向位移内力非线性分析方法,并通过与试验数据的对比验证其正确性.然后分析各参数对单桩性能的影响,发现部分桩身受到膨胀作用时,桩长的增加能够有效降低桩顶隆起量和提高承载力,但当桩长达到约为膨胀影响深度3倍后作用不明显;全部桩身受膨胀作用时,桩长的增加会增大桩顶隆起量,而承载力呈先增大后减小的趋势.桩径对浸水后的桩身隆起量的限制效果有限,并且对浸水前后的桩基承载力改变量的影响不明显.

膨胀土浸水过程中水平受荷单桩p-y曲线研究

为了建立膨胀土地基浸水过程中不同含水率的水平受荷单桩p-y曲线,首先开展膨胀土浸水前和浸水饱和2种工况下的水平受荷单桩模型试验,分析桩身弯矩变化规律;然后基于温度场等效湿度场理论,采用ABAQUS有限元软件对模型试验进行模拟,通过无荷载膨胀率试验和模型试验验证有限元计算模型的准确性.在此基础上,建立浸水过程中其他5种不同含水率工况的计算模型,对有限元计算结果进行了处理分析.研究得到以下结论:(1)同级荷载作用下,膨胀土浸水饱和后的桩身弯矩值比浸水前的值偏大,当荷载等级增大时,膨胀土浸水前后桩身弯矩的差值也会随之增大,此时桩身弯矩零点位置也明显下移;(2)得到了水平受荷单桩在7种不同含水率工况下的有限元计算p-y曲线族;(3)确定了膨胀土地基浸水过程中水平受荷单桩的理论p-y曲线函数表达式,并通过模型试验和有限元模拟验证了其合理性.