盾構(gòu)施工與樁基礎(chǔ)相互作用的三維力學(xué)分析與研究.pdf

1、盾構(gòu)施工與樁基礎(chǔ)相互作用的機(jī)理研究是一個極具挑戰(zhàn)性的課題.盾構(gòu)施工過程非常復(fù)雜,影響因素眾多,且有明顯的空間效應(yīng),所以完全用解析解來分析的難度相當(dāng)大,在這種情況下使用三維數(shù)值方法分析具有很大的優(yōu)越性.通過建立盾構(gòu)施工與樁基礎(chǔ)相互作用的三維模型,采用快速拉格朗日差分方法來求解.分別對單樁、兩樁和群樁在盾構(gòu)施工中的反應(yīng)進(jìn)行分析,得到了樁基礎(chǔ)的位移、樁身側(cè)摩阻力以及樁身彎矩的變化的基本規(guī)律,提出工程防護(hù)措施.(1)首先回顧了盾構(gòu)施工與樁基礎(chǔ)相

2、互作用的研究現(xiàn)狀,對于盾構(gòu)施工過程引起的地表沉降、掘進(jìn)過程的階段劃分以及目前盾構(gòu)與樁基礎(chǔ)相互作用的研究方法進(jìn)行了詳細(xì)評述,指出影響樁基礎(chǔ)反應(yīng)的主要是掘進(jìn)荷載、盾尾間隙以及始終作用著的樁頂荷載,盾構(gòu)過程中樁基礎(chǔ)的研究方法與通常的簡化方法有所不同,提出了盾構(gòu)施工與樁基礎(chǔ)相互作用的解決方法;(2)在詳細(xì)分析盾構(gòu)施工過程的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了施工階段劃分,不同于通常的按照沉降為研究目的的劃分,可以把樁基礎(chǔ)的反應(yīng)分為接近樁基、通過樁基和遠(yuǎn)離樁基三個階段

3、,以對整個盾構(gòu)施工過程進(jìn)行動態(tài)控制;(3)按照提出的思路建立三維模型,考慮到以往解法的局限性,采用快速拉格朗日差分方法來求解,既有效地解決了盾構(gòu)施工中開挖連續(xù)過程的力學(xué)模擬,又較合理地對樁土采用復(fù)合非線性彈簧考慮相互作用,而且其誤差在可以控制的范圍內(nèi);(4)利用建立的盾構(gòu)施工與樁基礎(chǔ)相互作用的三維模型以及三維快速拉格朗日差分解法,對單樁與盾構(gòu)施工的相互作用進(jìn)行了詳細(xì)的研究,得到了單樁的位移在盾構(gòu)施工過程中的變化趨勢,以及樁身側(cè)摩阻力和彎

4、矩的分布規(guī)律,并對代表工程實際的各種情況加以模擬,提出了建議;(5)在單樁的基礎(chǔ)上,對盾構(gòu)施工過程與兩樁的相互作用進(jìn)行三維差分?jǐn)?shù)值計算,量化了通常情況下只進(jìn)行概念解釋的兩樁之間的相互"束縛"和"加筋"作用,得到了兩樁之間位移、側(cè)摩阻力的相互影響,以及工程中必須加以重視的負(fù)摩阻力分布規(guī)律,針對工程實際分析了盾構(gòu)施工過程中兩樁相互作用引起的危害;(6)在單樁和兩樁的基礎(chǔ)上,建立了盾構(gòu)施工與群樁相互作用三維差分模型,計算分析了盾構(gòu)過程中的群樁