青岛地区二元结构基坑“吊脚桩”支护设计数值分析研究
随着城市建设的迅速发展，高层超高层建筑如雨后春笋般地出现，同时，城市生活空间有限，建筑空间开始向地下发展，且基坑开挖深度越来越大。基坑工程支护方案的变化性较大，其随着基坑开挖方式、深度及工程地质状况的不同而变化，因此，为适应基坑工程的发展，出现了很多特殊型式的深基坑支护结构。近年来，对基坑开挖的环境效应要求越来越高，因此，对此类特殊深基坑支护结构的研究尤为重要。
本文选择青岛地区“吊脚桩”特殊基坑支护结构进行分析研究，结合青岛火车站站房工程实例，对“吊脚桩”支护结构的设计计算及稳定性进行研究，以便更好地指导此类工程的设计与施工。基坑工程的主要问题是优化设计计算问题，本文针对“吊脚桩”工程特点，分别对与设计计算相关的影响因素进行了分析研究。
首先对此类基坑的土层结构进行研究，“吊脚桩”的产生就源于此类二元结构土层的存在，即上层是一定深度的土层，下层为基岩的二元地质层状结构。文中对此类岩土层的上层土层与下层岩层的土压力采用分类计算的方法，并对上层土层的分层土压力进行等效处理，等效为-层土压力，以便后期计算使用。计算采用的两种总弯矩相等的计算方法，得到的等效值较接近。
其次是对此类特殊基坑工程的设计计算方法进行研究，文中对上层土体和下层岩体开挖支护结构采用不同的设计计算方法进行计算。上层土体开挖，采用传统设计计算方法进行计算，分别运用弹性抗力法、等值梁法及二分之一分担法进行计算，得到的计算结果较接近且计算效果较好；下层岩体开挖采用等效被动土压力设计方法，即，桩脚嵌固段岩石被挖除后，通过在桩脚设置锚杆拉力来替代先前的被动土抗力，达到相同的受力效果。文中对计算轴力的等效值方法进行了分析，运用两种经验计算方法与等值梁法及弹性抗力法计算得到的被动土抗力值几乎一致。
最后利用有限元模拟方法对文中使用的设计计算方法进行模拟验证以及设计计算中的影响因素进行分析研究。文中以上文提出的设计计算方法得到的计算参数建立有限元模型，并做先前计算处理。根据工程实际开挖情况进行模拟开挖，分别分析土体内部与结构的变形及受力情况并与实际现场监测值做对比分析，同时，采用强度折减法计算分步开挖每步的安全系数，通过分析可知，文中研究提出的设计计算方法较合理，能够应用于此类工程的设计与施工。经过分析，提出对此类支护结构的主要影响因素进行模拟分析，以得到各因素的影响规律，使得以后此类工程的设计与施工更优化。
青岛地区;基坑开挖;二元结构基坑;支护结构设计;锚杆拉力;有限元法
中国海洋大学
硕士
环境工程
刘红军
2009
中文
TU942;TU473.1
81
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）