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高层建筑和多层地下建筑增加对基坑稳定性提出了更严格的要求,学者对如何使围护结构能够有效控制基坑变形和减小自身受力进行了不懈地探索。双排桩围护结构作为一种较新颖的围护形式,相比于单排桩围护结构,具有工程造价低且控制变形能力强的优点,在北京上海等地区已得到广泛的应用。本文依托上海某基坑工程,基于Duncan-Chang土体本构模型理论,利用有限元数值分析方法,研究了基坑围护结构的变形和受力特性,主要内容包括:(1)为了模拟基坑开挖卸荷的土体变形及基底回弹的非线性特征,选取Duncan-Chang土体本构模型来模拟土体的变形规律,讨论由应力应变曲线确定切线弹性模量Et、切线泊松比μt、卸荷模量Eur的方法。针对切线泊松比μt不易确定的缺点,提出用切线体积变形模量Kt取代切线泊松比μt,以便从常规三轴试验中获得准确值。(2)建立了基坑双排桩围护结构的有限元计算模型。采用下端固支的平面壳体结构来模拟排桩结构,采用两端固接的平面壳体结构来模拟圈梁结构,考虑变形协调原则,在结构和土体连接处,设置了无厚度界面结构(单元),利用有限单元法、弹性力学和变分法建立了基坑双排桩围护结构的有限元数值分析方法。(3)以上海某基坑工程为背景,基于基坑双排桩围护结构有限元模型,利用PLAXIS软件数值分析双排桩结构特性对变形和内力的影响以及土体模型参数对围护结构的影响:①开挖深度对变形及内力的影响②单排桩与双排桩围护结构特性对比③双排桩的排距和桩身刚度对变形及内力的影响④土体粘聚力、内摩擦角以及基底土体加固对围护结构的影响。(4)数值分析了空间效应的影响,包括:①圈梁的刚度对变形及内力的影响,②坑角效应的影响。将考虑空间作用的计算结果与实测工程数据比较可以较好吻合,由此可知空间效应对围护结构影响很大。(5)数值分析了基坑开挖对基坑外围地表沉降的影响,得到不同地质环境的主次影响区范围、土体水平位移和竖直位移的分布规律。以粉土为例分析了地表沉降随开挖深度增加的变化规律。本文从理论分析和数值计算两方面研究了基坑围护结构的变形和受力规律,对基坑工程的设计和施工给出一些合理化建议,研究成果可为类似工程提供有益的参考。