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本文在阅读大量国内外文献,总结以往研究成果的基础上,针对基坑开挖过程中支护结构的变形及土压力的性状进行了计算方法的研究;系统分析了基坑支护结构的设计理论,分析了施工过程中支护结构的受力和变形,包括开挖过程的横向受力和变形,开挖引起周围土体的竖向变形以及基坑回弹和隆起现象;还对支护结构上承受的水平荷载进行分析;系统地分析研究了基坑分步开挖的计算方法和过程,较详细分析了基坑开挖荷载的形成,提出适合工程实际的开挖荷载的计算方法。并对开挖单元和结点的考虑提出见解。
环梁支护体系是近年来新出现的一种基坑支护结构形式,目前在我国东南部沿海地区广泛应用。相对于其他支护形式,其具有受力合理、能有效利用施工空间、结构工程量小、对基坑几何形状要求低、适用范围广等特点,是一种很适合于地基软弱地区的基坑支护结构形式。深基坑工程设计计算理论虽然有了很大的发展,但是对于复杂的环梁支护体系却没有一个成熟的设计计算理论。空间三维有限元分析是基坑计算理论发展的方向。佛山市第一人民医院肿瘤中心深基坑工程采用的是大直径环梁支护体系,其受力和变形情况较复杂,本文采用有限元分析软件MIDAS对佛山市第一人民医院肿瘤中心深基坑工程的环梁支护体系进行了三维非线性有限元模拟,分析时把土体、围护桩和水平环梁支撑系统看成一个空间三维整体进行考虑,土体模型采用了弹塑性的D-P模型,考虑了围护结构与土体的相互作用,计算了各种开挖工况下的基坑及其支护结构的受力和变形情况。通过与现场实测数据的对比分析表明,只要选择了合理的参数,该方式是很有效的一种计算方法,适合在工程上推广。本文还在三维有限元开挖模型的基础上,分析了围护桩入土深度、支撑刚度、土体模量、开挖顺序等因素对环梁支护体系内力和变形的影响,对其中比较重要的因素给出了定量分析;提出了控制基坑支护结构变形的一些措施,为实际工程中基坑的开挖提供了理论指导。