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水平微型桩应用于顶管工作井的三维有限元分析
| 论文题名： | 水平微型桩应用于顶管工作井的三维有限元分析 |
| 关键词： | 微型桩;应用;顶管工作井;水平位移;后壁;工程设计与施工;应力与变形;周围土体;覆土厚度;变形模量;非开挖技术;土体强度;方法;地下管线;正应力;压应力;受力情况;施工工艺流程;有限元模拟;土层分布 |
| 摘要： | 随着我国经济和城市建设的日益发展，近年来对各类地下管线的需求量越来越大，各种地下管线的施工量呈逐步上升趋势。非开挖技术因此日益受到重视，顶管技术作为一种重要的非开挖技术在管线铺设中发展非常迅速。 目前，顶管工程中的工作井的设计还是按照一般的基坑设计方法进行结构设计，考虑顶力作用时，利用力的平衡原理来进行验算，对工作井本身在顶力作用下的受力情况并没有计算。因此，工作井的设计存在很大的盲目性和随意性，所做出的设计可能不满足施工要求而造成施工失败，也可能过于保守而造成浪费。 本文在充分了解顶管的施工工艺流程及施工机理的基础上，通过数值模拟等手段，得到了当工作井周围土体变形模量、覆土厚度、嵌固深度及土层分布等条件改变时，顶管工作井后壁的应力与变形的定性的规律。并提出采用水平微型桩来控制工作井变形的方法，对该方法进行了三维弹性及弹塑性有限元模拟，验证了该方法的合理性。分析了几种参数改变时，顶管工作井后壁应力与变形的变化规律。以下主要结论可供以后同类工程设计与施工参考： 1．工作井不入岩时，井周围土体变形模量增大或减小时，工作井侧向位移明显地减小或增大；工作井入岩时，井周围土体变形模量的改变对工作井的位移和应力没有太大影响。且当工作井入岩时，覆土厚度H的改变对井后壁的水平位移的影响较小，而工作井的水平压应力随覆土厚度H减小大致成比例减小。 2．千斤顶作用位置附近及工作井后壁位于岩层深度处的左右两侧角点易出现最大压应力，设计时应予加强配筋。 3．在工作井后壁设置水平微型桩对控制工作井水平位移上具有显著效果。增加水平微型桩的数量及桩长可以用来减小井后壁的水平位移，但当水平微型桩的数量及桩长增大到一定程度后，对井后壁水平位移的影响就可以不考虑了。 4．水平微型桩的数量及桩长对井后壁的水平正应力σ，的影响不太明显，但土体强度越差，水平正应力受水平微型桩的数量的影响越小。由于水平微型桩的作用，水平微型桩根部周围出现一定范围的塑性圈，在设计施工时应加以注意。 5．工作井后背主要受力土层强度越高，土体对工作井的约束则越大，则井后壁水平位移越小。主要受力层土体强度越差，井后壁水平位移随桩长增大而减小的幅度越小。 |
| 作者： | 严萍 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 房营光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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