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采用主动伺服的地铁车站深基坑支撑系统优化应用研究
| 论文题名： | 采用主动伺服的地铁车站深基坑支撑系统优化应用研究 |
| 关键词： | 地铁车站;深基坑;支撑系统;主动伺服控制 |
| 摘要： | 近年来，主动伺服系统由于其对围护结构变形控制效果好，能有效减少基坑开挖对周围环境的影响,在工程中被逐渐推广使用。目前对主动伺服系统的研究多数聚焦于案例分析，少有对其从理论出发进行系统性分析，本文依托南京地铁七号线应天路站基坑工程，对采用主动伺服的地铁车站深基坑支撑系统优化进行理论研究，主要内容如下： （1）提出考虑全开挖过程中主动区土压力随变形变化的围护结构变形计算方法。通过分析土压力随围护结构变形规律，提出考虑围护结构土体变形耦合的土压力模型，并将其代入到弹性地基梁挠曲线微分方程中。将普通支撑作用处视作位移未知量而主动伺服系统则采用“弹簧+集中力”的边界条件，采用矩阵位移法进行求解。 （2）对采用主动伺服的地铁车站深基坑围护结构有限元模拟展开可行性分析。根据各种支撑的力学特性，选取不同算法对支撑进行数值模拟，根据实测数据，将各种算法计算得出的轴力值与实测值对比。结果表明：对于围护结构与支撑之间的约束可采用节点耦合算法模拟，模拟效果较好；普通混凝土支撑和钢支撑直接采用Truss单元进行模拟，其在开挖后，轴力变化值与实测值接近；预加轴力钢支撑在开挖过程中轴力损失较为严重宜采用“Truss单元+集中力”的方式进行模拟。针对主动伺服系统对支撑轴力可以进行实时补充的特点，可选用“Truss单元+预加轴力”的方式模拟。 （3）根据实测数据，从理论上分析了不同种类支撑对围护结构变形的控制效果，依托有限元理论对采用主动伺服的地铁车站深基坑围护结构进行的优化应用研究。伺服钢支撑在深基坑开挖的全过程中较预加轴力钢支撑、普通钢支撑在轴力损失方面、对围护结构变形的控制方面均表现更为出色，而其对围护结构侧向位移的控制效果与其设置数量密切相关。在支撑总数一定时，采用主动伺服钢支撑数量越多其对围护结构变形控制效果越好。伺服钢支撑作用数量设置点越接近开挖面，其对围护结构的变形控制效果越好。在考虑由钢支撑失效而造成的基坑失稳问题时，应通过设置一定数量的混凝土钢支撑对支撑作用区域进行分区，混凝土支撑的设置点应尽可能的降低当伺服钢支撑失效后基坑支撑间的最大净空高度。 |
| 作者： | 桂哲依 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 穆保岗;陶景晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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