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原文传递预应力锚杆肋梁和土钉墙复合支护结构的模拟研究

论文题名：	预应力锚杆肋梁和土钉墙复合支护结构的模拟研究
关键词：	预应力锚杆肋梁;基坑;有限元数值模拟;变形监测;优化设计;土钉墙;复合支护结构
摘要：	预应力锚杆肋梁和土钉墙复合支护结构是把预应力锚杆肋梁支护结构和土钉墙支护结构结合使用的新兴的基坑支护结构。是在实践的基础上总结出来的支护方式，缺乏使用的理论依据和合适的设计方法。本文依据实际的基坑支护，总结出了切实可行的设计方法。本文总结当前流行的支护结构，并以此为基础，重点分析了预应力锚杆肋梁支护结构。用有限元软件sap对用预应力锚杆肋梁方法支护的基坑进行计算。并把这种支护方式和传统的支护结构锚桩支护、土钉支护进行了比较，相同基坑用预应力锚杆肋梁支护，基坑的最大水平位移是6.49mm，纵横肋梁的最大弯矩发生在纵梁上，值是26.19kN·m，锚杆的最大抗拔力205.26kN；锚桩支护的桩体最大弯矩204.23kN·m，锚桩支护不能计算除桩体之外的位移，两种支护用材比较，预应力锚杆肋梁支护结构相对于锚桩结构大约可以节省20％混凝土和40％钢筋。预应力锚杆肋梁支护和土钉墙支护比较，预应力锚杆肋梁支护主动控制变形，支护结构整体性好；土钉支护被动控制变形，用大力神软件计算的土钉的最大位移是7mm，土钉支护的土体的位移不能计算。这说明预应力锚杆肋梁支护结构在主动控制变形，减小基坑变形量，平衡受力等方面优于传统的锚桩支护和土钉墙支护。经过对预应力锚杆肋梁支护结构的受力机理、变形特点、纵横肋梁在支护中起的作用的了解。并充分考虑土钉墙支护结构的特点。设计试验，依据实际施工的基坑，用测斜管测的基坑的深层水平位移、钢筋计测的纵横肋梁中钢筋的应力，应变片测的锚杆应变，处理得出预应力锚杆肋梁和土钉墙复合支护结构实际工作时的纵横肋梁承受的弯矩、锚杆承受的轴力、基坑开挖面的变形情况，并以此为依据寻找合适的设计方法。在广泛了解基坑设计方法的基础上，经过比较，选择用数值方法作为预应力锚杆肋梁和土钉墙复合支护结构的设计方法。用大型有限元程序ANSYS作为解决这个问题的手段。对于涉及的材料：土体采用理想弹塑性本构关系；混凝土、钢筋采用线性弹塑性本构关系。为土体、混凝土、锚杆、纵横肋梁选择恰当的单元类型，建立合适的计算模型，实际模拟预应力锚杆肋梁和土钉墙复合支护的基坑在自重作用下的性状。在基坑的-7m、-10m、-15m处测出的预应力锚杆的最大轴力分别为40.55kN、82.024kN、70.204kN；相对应的模拟值为41.514kN、79.018kN、68.046kN。基坑支护的纵横肋梁的最大弯矩实测值，纵梁24.19kN·m、横梁12.78kN·m；模拟值纵粱25.36kN·m、横梁14.35kN·m。测量基坑水平位移的测斜管是从-3m处开始测量的，测的-3m处的位移25.03mm，模拟的结果是26.01mm。通过模拟数值和实际测的数据的对比，可以的出下结论，数值模拟可以准确的计算出预应力锚杆肋梁和土钉墙复合支护基坑的受力、变形情况，并容易发现设计中的不足和缺陷，直观的进行设计优化，达到设计的最佳效果。本文的研究工作体现了理论研究与实际应用的有机结合，对基坑的没计方法进行了尝试性的拓展，为预应力锚杆肋梁和土钉墙复合支护结构提供了方便可行的设计方法，并用实际测出的数据进行了验证。同时也为相关领域的研究工作提供了借鉴。
作者：	齐鑫
专业：	环境工程
导师：	刘红军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国海洋大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文