郭竞宇[1]2003年在《江苏润扬长江公路大桥北锚锭基础围护结构设计优化》文中研究表明润扬长江公路大桥是江苏省“四纵四横四联”的公路主骨架和跨长江通道的重要组成部分；是一座设计车速为100km／h的六车道高速公路特大桥。北锚锭深大基坑位于江苏镇江世业洲尾部下新滩，为南汊悬索桥的重要组成部分．该基础工程不论在开挖深度还是规模上都很具有代表性。作者在现场调研的基础上，探讨了基坑支护结构设计优化问题。主要研究内容可以归纳为：应用基于m法的弹性地基梁杆系有限元方法；在围护结构整体稳定性安全系数与可靠性破坏概率两种控制因素下，编写了嵌岩深度优化的MATLAB程序与围护结构整体设计优化的ANSYS批处理程序；进行了地层抗力比例系数反算、地下连续墙嵌岩深度优化与地下连续墙结构体系整体设计优化。 研究结果表明： (1)对基坑围护结构—地下连续墙的实测土压力和实测侧向水平位移统计分析得出：土压力是一个随开挖深度不断变化的量；在开挖至设计开挖深度的1／2～5／8时，土压力达到最大值。从总体上看，实测土压力小于按传统方法(水土分算法、水土合算法)计算得到的主动土压力。地下连续墙的侧向水平位移是随开挖加深而不断增加的。在基坑开挖过程中，下一道土体开挖对上一道支撑的内力和位移有明显的影响，揭示了经典法(假想梁法、山肩帮男法)的不合理性． (2)基于现场实测主动土压力与实测侧向水平位移下，对锚锭基础范围内的土层抗力比例系数进行反算，结果显示：反算得到的土层抗力比例系数小于按照规范与经验取值。 (3)地下连续墙嵌岩深度优化结果表明：地下连续墙侧向水平位移并非随嵌岩深度的增加而无限制地减小，因此合理的嵌岩深度，既是一个安全问题，也是一个经济问题。 (4)地下连续墙结构体系设计优化结果表明：在不增加内支撑刚度及其截面积的情况下，优化后地下连续墙造价可以减少5.5％左右，内支撑的造价可减少6.3％． 本文结果对地下连续墙设计优化具有一定的参考价值和实际意义。
任丽芳[2]2007年在《地下连续墙围护结构锚碇基础稳定与安全监测》文中指出近年来，随着我国经济的发展和大型桥梁的兴建，建设期和运营期的悬索桥锚碇基础稳定性已成为各界广泛关注的问题。目前，地基基础稳定性分析的理论方法主要有极限平衡法与干扰能量法等，但这些方法在非线性有限元求解等方面尚不成熟。本文对悬索桥地下连续墙围护结构锚碇基础的稳定性分析方法进行了深入研究。基于有限元软件ADINA建立叁维有限元模型来求解叁维非线性问题，着重研究了锚碇基础的抗滑移、抗倾覆稳定性以及各种参数对锚碇基础稳定性的敏感程度；基于叁维有限元计算成果建立安全监测模型；利用灰色神经网络对锚碇基础的变形进行动态预测分析。通过理论计算模型与现场监测手段相结合，进行锚碇基础稳定性的分析、预测与控制，最后对锚碇基础的安全稳定性进行相关评价。结合润扬大桥北锚碇基础工程，得出大跨悬索桥锚碇基础稳定性分析的一些结论。应用有限元方法分析悬索桥锚碇基础稳定性的非线性问题具有明显的优势，大大提高了工作效率和计算精度：基于叁维有限元仿真模型的计算结果以及稳定性分析结果，建立的安全监测模型更为合理；结合监测数据进行实时动态预测，确保了锚碇基础工程的稳定与安全。结果表明，北锚碇基础建设期及运营期的抗滑移和抗倾覆稳定性均满足稳定性设计的要求。
刘杰[3]2003年在《润扬长江公路大桥北锚碇超深基坑施工技术研究》文中研究指明深基坑工程在1998年被建设部列为今后推广的十项新技术的第一项。深基坑工程具有工程量大、技术难度高、不可预见的因素多等特点，其安全可靠性不仅影响工程本身，而且往往会影响周边环境。日前，基坑工程正向大深度、大面积方向发展，有的基坑长度和宽度均已超过100m。因此，对深基坑工程应有一个系统的认识，要切实将理论与工程实践相结合，有的放矢地处理好设计、施工及监测方面的各个环节的问题，实现信息化施工，以保证基坑工程的安全、质量和进度等各项目标的实现，将工程风险降至最低。 江苏润扬长江公路大桥南汊悬索桥，主跨1490m，居中国第一，世界第叁。该桥的北锚碇距长江干流仅250m，与长江水力联系密切，锚碇区水文、地质情况复杂，表层淤泥质土及松软粘土层较厚，基岩顶面起伏较大，且存在断裂构造，土层具明显的流变特性。北锚碇基坑为长60m、宽50m、深48m的矩形超深基坑，其基础围护在国内首次采用矩形地下连续墙结构，并获得成功。地下连续墙具有挡土、防水抗渗及承重叁种功能，故在国内外基坑工程中广泛用于深基坑支护结构。地连墙工程一般都是隐蔽工程，其工程质量在施工过程中和施工完成以后，不能直接观察，也难以用仪器作普遍和准确的检测，其工程缺陷常常要在使用过程才能发现。地连墙工程一旦发生和发现质量事故，处理非常困难，有时甚至无法弥补。本文以润扬长江大桥北锚碇工程为背景，研究在复杂水文、地质条件下，地连墙在超深基坑中的应用。重点是研究这种结构形式的设计施工特点和超深基坑的施工特点，特别是研究地连墙的结构设计，地连墙的槽段划分、接头形式、成槽工艺，基坑的封水设计、降水设计，封水、降水、排水风险分析及对策，封水、降水施工以及深基坑的支撑体系设计，深基坑的开挖工艺，基坑信息化施工程序，基坑监控方案，信息化施工等，从而得到一整套较为完整、先进、合理的设计、施工、监测技术方法和一些有意义的认识，为国内外超深深基坑的设计与施工积累成功的数据与经验。
张克意[4]2004年在《软土超深基坑信息化施工变形预测研究》文中提出在深基坑工程建设迅速发展的同时，为了减少基坑事故的发生，需要将信息化施工这一理念引进到基坑工程的施工过程中，信息化施工是运用系统工程施工的一种现代化施工管理办法，包括信息采集(监测)、反馈、反分析(预测)、控制与决策等几方面的内容，本文以在建的润扬长江大桥北锚锭深基坑工程为例，系统的阐述了这一施工理念在实际工程的具体应用过程，并通过这一应用过程探讨影响基坑工程安全稳定的相关因素对基坑的影响程度。 通过研究，有以下几点认识： 1、在软土超深基坑的施工过程中，探讨了超静孔隙水压力产生的条件：超静孔隙水压力的产生、消散是与外载作用，土层的透水性，地下水位的变化等因素密切相关； 2、探讨了应该考虑实际工况的土压力计算方法：对于软土地区，采用水土合算的土压力计算与实际更加接近，理论上应该采用水土分算的土压力计算方法，但限于现阶段的实际条件，采用这一方法的具有很多局限性，同时采用该方法计算往往导致了孔隙水压力对土压力的贡献过大； 3、本项研究中利用不同工况下墙体的水平位移与对应的开挖深度的相关性研究发现，在相同工况条件下，墙体的水平位移平均值δ与开挖深度与墙体深度的比值a之间的经验关系为δ=0.01ah_t(mm)。该经验关系适用于软土地层且基坑的开挖深度与墙体深度的比值a小于等于0.5的情况。 4、探讨了考虑时间效应的土压力和位移关系曲线，认为在当墙体的变形对土压力分布产生明显影响时，二者间的关系可用一指数函数来表达：P=ae~((β/s)) 5、墙体侧向变形，导致墙后土体产生沉降，在本次研究中，排除掉基坑降水施工因素的影响，由墙体变形导致的墙后土体沉降，二者具有P_w=1.22S_w关系； 6、将基于时间窗口滚动多步神经网络预测方法和应用于深基坑工程墙体变形的预测工作，具有较高的预测精度，该方法在岩土工程变形预测方法中具有广泛的应用前景。 7、根据工程的实际特点，建立基于实际工况的考虑空间效应叁维有限元模型，对基坑的变形现象进行了分析，并对影响基坑安全稳定的各因素进行了敏感性分析。
李劭晖[5]2007年在《锚碇基坑嵌岩支护结构受力特性和施工技术研究》文中认为随着我国桥梁建设的发展，在大跨度悬索桥的施工过程中出现了一些开挖深度和平面尺寸很大的锚碇基坑，其嵌岩支护结构设计和基坑开挖施工安全性方面还存在一些需要探讨的问题。本文结合实际工程，通过理论分析和现场监测资料总结了嵌岩地下连续墙的受力和变形特征，并与普通地连墙进行比较。研究表明，由于基岩的约束作用，嵌岩地连墙的变形可以控制在较低水平并且在嵌岩位置变形会出现反弯点，导致墙身在该位置会出现很大的负弯矩，对其设计起控制作用；分析表明，加大墙厚可以在一定程度上减少变形但是会大大增加墙身受力特别是嵌固段的负弯矩；一定的嵌岩深度有助于提高围护结构的稳定和减少变形，但达到一定深度后再增大嵌岩深度并不能改善支护结构受力；针对嵌岩地下连续墙的受力特点，本文提出了其正截面设计的新方法，建议考虑地连墙轴向压力的有利作用、将截面当作偏压结构进行设计，在保证地连墙安全的前提下减少了墙体配筋量并提高了墙身在嵌岩位置的塑性转动能力，该设计方法通过结构试验进行了检验。考虑到本次试验鲜有先例报道，所以本文通过数值方法进行了验证。数值计算的结果佐证了本次试验研究和设计方法的可靠性，并通过改变基岩弹性模量模拟了各类岩石对地连墙受力性能的影响，据此确定了墙身在各类岩层的嵌入深度。弹性地基梁法是目前基坑支护结构设计的主要方法，但是m值的确定还是依赖经验公式，而没有考虑基坑开挖施工的动态影响和圆形围护结构的拱作用。本文基于弹性地基梁理论，通过现场实测基坑变形，基于优化方法，对土体的m值进行反分析，并利用所得参数预报下一工况的支护结构变形。以润扬北锚为算例，对本文的方法进行了验证，并探讨了基坑开挖时，被动区土体m值的变化规律和取值方法；基于薄壳弯曲理论，推导了形式类似于弹性地基梁理论的圆柱形支护结构挠曲微分方程，建议将围护结构的拱作用通过分布弹簧来模拟，考虑到地连墙槽段间接头的削弱作用，分布弹簧的刚度应该有一定折减，最后以阳逻南锚为算例验证了该计算方法。基于现有的有限元理论和成熟的商业软件，建立了嵌岩地下连续墙支护深基坑开挖计算模型，可以模拟支护结构与土体的摩擦和基坑的分步开挖。以黄埔北锚为工程背景用本文模型进行分析，结果表明，圆形基坑主要依靠支护结构的环向拱作用来抵抗坑外水土压力，与常规的条形基坑有较大差别。圆形基坑的变形和应力都控制在较低水平，随着开挖的进行，墙身最大变形位置开始随开挖进程下移，但是在后几层开挖时，最大变形位置受基岩的约束作用并不进一步下移，而是稳定在开挖面以上，故而随深度增加而加强支撑的传统设计经验并不适用于该类支护结构。本文针对此特点，提出了该类基坑支护设计的优化方法，并给出了具体算例。通过对国内代表性的已建工程进行调研，总结了嵌岩地连墙施工成套技术、监测技术和施工优化技术的进展，提出了合理的信息化施工运行架构，并以实际工程为例，探讨了嵌岩支护结构施工期间的优化问题。最后，对本文工作进行总结并展望了下一步的研究方向。
陈艳国[6]2006年在《基于智能算法的深基坑监测信息预测研究》文中进行了进一步梳理深基坑工程具有造价高、施工难度高、不稳定因素众多等特点,因此监测系统的优劣性对于掌握深基坑稳定性状况具有重要影响。但深基坑是支护体系与周边土体相互结合的多种介质组合的高度复杂的空间系统,其变形和安全性受地质条件、岩土体性质、场地环境、气候变化、地下水动态等因素影响。常规统计方法难以利用监测信息建模预测,BP神经网络具有较好的非线性拟合能力,使其在复杂非线性系统的分析和预测中得到了广泛应用。但BP网络也具有明显缺陷,本文采用遗传算法、模拟退火发以及变尺度混沌优化算法来优化BP网络,形成一系列智能算法。针对基坑监测信息建立非线性“隐式”模型,来预测基坑稳定性发展趋势。工程实例为采用排桩冻结法施工工艺的江苏润扬长江公路大桥南锚锭深基坑工程。 在详细研究BP神经网络、遗传算法、模拟退火法以及变尺度混沌优化算法等智能算法的基本原理的基础上,基于MATLAB7.0编制了相应程序;研究BP网络的整体性能因素,针对BP网络隐层节点数难以确定的问题,提出“自动搜索法”,基于MATLB7.0进行了程序设计;研究了神经网络与遗传算法、模拟退火法和混沌优化算法的结合,形成一系列智能算法,并基于MATLAB7.0编制了程序。此智能算法预测模型不但适用于深基坑工程的基于监测数据的基坑稳定性预报,同时也适用于其它方面的预测预报问题。 南锚锭深基坑工程采用的排桩冻结法施工工艺在国内同类工程中尚属首例,其难度可想而知。作为稳定性保证的实时监测信息反馈是十分必要的。本文利用上述几种算法对南锚锭深基坑监测信息进行了智能预测。实际情况表明,本智能算法对基坑监测信息预测预报问题具有较高精度,对于下一步施工具有良好的指导作用。
张彬[7]2004年在《深基坑水土压力共同作用试验研究与机理分析》文中提出合理计算作用于支护结构上的荷载大小是基坑工程设计的核心内容之一，也是事关基坑工程安全性及投资合理性的重要前提。基坑支护结构承受的侧向荷载主要包括土压力、水压力，其他一些荷载如周边建筑物的垂向荷载、施工荷载等也都是通过土体以侧压力的形式作用于支护结构上，因此水土压力的计算是支护结构荷载取值的关键。然而对于这一关键性问题，学术界及工程界的认识并不统一，紧紧围绕“水土分算”及“水土合算”问题而展开的学术讨论非常激烈，这一问题涉及到经典土压力计算理论的适用性、水土压力共同作用机理、土中孔隙水压力的作用方式、水土压力计算时强度指标的合理选择等方方面面。因此，深入了解基坑支护结构上水土压力共同作用机理，合理选择计算方法及强度指标，是一项具有重要理论意义及工程实用价值的课题。 基于上述背景，本文从探讨粘性土微观结构特性着手，研究了水土共同作用的微观机理；进行了不同类型粘土孔隙水压力传递试验，建立反映孔隙水压力传递机理的数学模型；结合实际工程开展了水土压力长期现场监测；设计了模拟基坑开挖工况的试验装置，选取本地区代表性土样进行模型试验研究；基于水平层单元模型及土拱效应理论，提出一种能反映位移—时间效应的非线性土压力模型；在上述研究基础上，系统地分析了影响基坑水土压力共同作用的诸多因素，结合典型算例进行了“水土分算”与“水土合算”对比研究，并将计算结果同实测成果比较，综合评价其合理性。 本文的主要研究内容包括： 1．探讨了粘性土的微观结构特征及其对宏观工程特性的影响，研究了土中孔隙的形态特征，分析了孔隙水的存在类型及相互转化机理；指出地下水通过其化学场及渗流场的改变对土的微观结构进行破坏和重构，进而影响土体的宏观工程特性，土结构特征的改变反过来影响土中孔隙水的存在形式及渗流特征；提出“临界密度”的概念及估算公式，以此判别密实粘土能否传递孔隙水压力，研究了土中弱结合水运移的微观机制及概念模型，分析了“起始水力坡降”的微观机理；基于微观角度，认为现有基坑工程中涉及的粘性土，一般都能传递孔隙水压力，水土压力应当区别对待。 2．选取不同类型粘性土及砂土，在考虑多种影响因素条件下进行孔隙水压力传递试验。试验结果表明：土中孔隙水压力的传递规律受多方面因素制约，其中土质类型及其结构特性的影响最为显着，土的含水量、密实程度、渗透系数大小、土体所处的围压环境等对其孔压传递的时程及传递的程度也有显着影响；研究证实不管是渗透性强的砂土还是低渗透性的粘性土，均能传递孔隙水压力，只是不同土体在不同影响因素下，孔压传递所需的时间及传递的程度存在差异，低渗透性粘土存在显着的时间滞后性。结合实验成果提出了反映孔隙水压力传递机理的数学模型。综合试验成果及机理分析，证实了水土压力计算时采用有效应力原理将水土压力区别计算的合理性，澄清了水土压力合算理论中的模糊认识。 3.结合某水库“除险加固”工程，在现场埋设了大量土压力计、孔隙水压力计和测压管，进行了水土压力的长期监测。实测成果反映了水、土压力随施工工况以及库水位的变化规律，实测的孔隙水压力值并不等于理论静水压力。 4.选取本地区代表性粘土进行基坑悬臂支护模式及桩锚支护模式的模型试验。试验结果表明:作用于支护结构上的水土压力均呈非线性分布，与Rankine、Cloufomb理论计算结果存在明显差异;水土压力的大小受墙体位移的影响显着，当土体处于非极限平衡状态时，主、被动侧水土压力介于静止土压力和Rankine、cloulomb理论计算值之间，总的趋势是主动侧水土压力逐渐减小，被动侧水土压力逐渐增大;大多数情况下基坑周边土体都处于中间状态，相对而言，主动侧土体较之被动侧更易于达到极限平衡状态，由于锚固作用有效地限制了基坑的变形，桩锚支护模式土体较之悬臂模式土体更难达到极限平衡状态;悬臂支护模式与桩锚(或内撑)模式的水土压力分布规律存在很大差别，悬臂模式的主动土压力具有类似“梯形分布”的特征，而桩锚模式的主动土压力则具有“R形分布”特征，并且在锚固点附近出现明显的应力集中现象，而中部则有应力减小趋势;悬臂模式最大位移发生于模型主动侧上部，而桩锚模式则出现在开挖面略偏上部位，并呈现“鼓肚形”特征，前者的最大变形明显大于后者;实测孔隙水压力在填土阶段大于理论静水压力，而开挖阶段则不同程度地低于理论静水压力。最后，基于模型试验成果结合本地区地层及地下水特征，提出了两种典型基坑支护结构的水土压力经验分布图。 5.基于土压力非线性分布特征，本文综合水平层单元模型及土拱效应理论，引入考虑位移一时间效应的数学模型，提出了一种反映位移一时间效应的非线性土压力模型，并结合试验资料进行算例分析，考察各参数的影响，验证模型的合理性。 6.结合相关算例分析了影响基坑水土压力的诸多因素，系统总结了常见的水土压力算法，通过算例分析结合工程实测开展“水土分算”及“水土合算”的比较研究。研究表明:“水土合算”算法机理不明确，通常会得
参考文献：
[1]. 江苏润扬长江公路大桥北锚锭基础围护结构设计优化[D]. 郭竞宇. 成都理工大学. 2003
[2]. 地下连续墙围护结构锚碇基础稳定与安全监测[D]. 任丽芳. 河海大学. 2007
[3]. 润扬长江公路大桥北锚碇超深基坑施工技术研究[D]. 刘杰. 武汉理工大学. 2003
[4]. 软土超深基坑信息化施工变形预测研究[D]. 张克意. 成都理工大学. 2004
[5]. 锚碇基坑嵌岩支护结构受力特性和施工技术研究[D]. 李劭晖. 同济大学. 2007
[6]. 基于智能算法的深基坑监测信息预测研究[D]. 陈艳国. 河海大学. 2006
[7]. 深基坑水土压力共同作用试验研究与机理分析[D]. 张彬. 武汉大学. 2004