排桩复合土钉支护结构中预应力土钉作用机制研究

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1、学校代码10459学号或申请号201522212657密级公开专业硕士学位论文排桩复合土钉支护结构中预应力土钉作用机制研究作者姓名：陈宁导师姓名：郭院成教授校外导师：周同和教授级高工专业学位名称：建筑与土木工程培养院系：土木工程学院完成时间：2018年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchontheMechanismofPre-StressedSoilNailingofRowPilesandCompositeSoilNailingRetaining

2、SystemByNingChenSupervisor：YuanchengGuoAssociateprofessor.TongheZhouArchitecturalandCivilEngineeringSchoolofCivilEngineeringMay2018摘要摘要排桩复合土钉支护是一种新型支护形式，通过在排桩间设置土钉并对其施加预应力后，滑裂面内土钉侧阻力的存在可降低作用在排桩相应位置的集中力，与桩锚支护结构相比，有效降低了排桩弯矩；截面相同时，排桩弯曲变形较小，土钉在滑裂面内起到的加筋土作用和遮拦作用，客观上可以降低作用在排桩上的土压

3、力，有效减少支护结构整体水平位移。本文利用有限元软件建立排桩复合土钉支护体系三维分析模型，模拟分析了基坑开挖过程中预应力土钉设计参数对该基坑复合支护体系中各构件受力变形特点和整体稳定性安全系数的影响规律；基于数值模拟成果，引入简化假定，推导了该复合支护体系的位移计算公式，并将理论结果分别与数值模拟结果和工程实例监测结果进行了对比。主要研究结论如下：（1）排桩复合土钉支护基坑的受力变形中排桩表现为侧移上大下小、桩顶回敛的弯曲变形，排桩上下分为正、负弯矩区，弯矩“零点”随开挖进行逐渐下移，且最终位于基坑开挖面以下；桩间土体表现为保持“鼓肚状”向坑

4、内侧移，最大侧移点位于基坑开挖深度中下部；除预应力土钉外，其他各排土钉轴力呈“枣核状”分布，且轴力最大值点出现在土钉中前部。（2）对土钉施加预应力使得排桩复合土钉支护基坑中的排桩侧移、土体位移和排桩弯矩显著减小，且已施工土钉距离预应力土钉越远，轴力降幅越小；土钉施加预应力对基坑底部隆起和坑外地表沉降影响甚微。（3）提高预应力土钉初始锁定值，可使排桩侧移、土体位移、基坑外地表沉降和排桩弯矩等减小，但基坑底部隆起量变化不大；预应力土钉位置靠近坡顶时，基坑整体位移的控制效果较好。（4）该支护基坑失稳破坏时滑裂面在桩前表现为圆弧形，在桩后则表现为近似

5、楔形；预应力土钉位置和初始锁定值大小对基坑稳定性安全系数影响较小。（5）排桩复合土钉支护结构位移可以用简化土钉刚度并反复迭代的方法计算得出，计算结果通过与工程实例的对比分析，得到了验证。关键词：基坑工程排桩复合土钉数值模拟强度折减法土钉刚度IAbstractAbstractRowpilesandcompositesoilnailingsupportingstructureisanewtypeofbracingstructureoffoundationpits.Bysettingthesoilnailinthepileandapplyingth

6、eprestress,thepresenceofsoilnailinginthefracturesurfacecanreducetheconcentratedforceinthecorrespondingpositionofthepile.Comparedwiththepileanchorsupportstructure,thepilebendingmomentisreducedeffectively.Sectionphaseatthesametime,thepilebendingdeformationissmall,soilnailingi

7、nthefracturesurfaceofreinforcedsoilfunctionandtheblockeffect,objectivelycanreducetheeffectonthesoilpressureonthepile,effectivelyreducetheoveralllevelofthesupportingstructuredisplacement.Inthispaper,usingfiniteelementsoftwaretoestablishthree-dimensionalanalysismodelofrowpile

8、sandcompositeprestressedsoilnailingsupportingstructure.Theinfluenceofthedesignpara