超大地下结构施工期水位随机分布抗浮可靠性应用研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qianjun0412064
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随着我国城市地下空间开发的兴起,地下结构发生抗浮失效的事故屡见不鲜,而众多研究表明,施工期是发生抗浮失效的高峰期,但现有的研究缺乏对于结构施工期抗浮的关注,对结构抗浮能力也仅限于使用安全系数来评价,忽略了较多影响抗浮的因素,因此为提出一种有效的抗浮研究方法,本文进行了如下研究:(1)建立抗浮可靠性分析所用的有限元模型:基于ANSYS有限元软件对发生抗浮失效的某项目地下车库建立模型,并将项目现场的实测水位以荷载步的形式加载到模型中,得到模型中与两次实测同一时间的底板变形数据并与现场实测值对比,以验证模型的合理性,结果表明拟合效果较好,模型可以用于后续的研究中。(2)抗浮可靠性分析:利用荷载步加载研究结构在水浮力作用下的受力特点,确定抗浮失效的判别依据;对有限元模型按照施工期三个阶段及使用期进行可靠性分析,对影响抗浮的因素进行敏感性分析,考虑水位的持续影响对结构产生的二次破坏,基于损伤状态进行了分析;结果表明,随着抗浮桩的拉断,上部结构相继出现破坏,因此将抗浮桩拉断作为抗浮失效的判断依据;可靠性分析结果所反映的结构抗浮能力符合实际情况,敏感性分析发现水位是最重要的影响因素;损伤状态的分析结果表明,随着损伤比例的提高,结构的可靠度指标减少,失效概率增大,且变化幅度与损伤比例相关,损伤比例小于14%时变化较为平缓,14%~16%变化幅度非常大,之后趋于平缓。(3)利用抗浮模型试验研究黏土及砂土对抗浮可靠度的影响:设计三种配重及三组水位分布,分别在纯水、黏土及砂土中试验,得到不同工况的可靠度,并比较配重及水位相同时的可靠度指标,结果发现砂土中的可靠度结果为纯水中的1.2倍,而黏土中的可靠度指标比其他两种工况略大为纯水中的1.73倍,为优化抗浮可靠度指标提供依据。(4)第三章中验证了可靠性分析的可行性并且得到水位分布是最重要的影响因素,由此提出对水位进行预测,并通过数值模拟的方法验证了其可行性,在此基础上提出了结合BIM技术的基于施工期水位预测的抗浮预警机制。
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