序

前言

1绪论

1.1引言

1.2基坑工程理论基础

1.2.1基坑工程的特性

1.2.2基坑工程的研究内容和理论基础

1.2.3基坑工程事故分析

1.3基坑工程支护结构

1.3.1基坑支护结构的应用发展

1.3.2基坑支护结构的体系和规模

1.4桩锚土钉复合支护基坑工程研究中存在的主要问题

1.4.1桩锚土钉复合支护体系的研究现状

1.4.2桩锚土钉复合支护体系研究中存在的问题

1.4.3本书的主要研究内容

参考文献

2施工时变力学理论

2.1引言

2.2时变力学理论基础及基本问题

2.2.1时变力学理论基础

2.2.2时变力学的基本问题

2.2.3时变力学的分类

2.3施工力学理论基础

2.3.1施工力学与时变结构力学

2.3.2施工力学理论基础

2.3.3施工力学的研究课题及其分析

2.3.4基坑工程施工力学的研究

2.4基于施工分析的时变力学研究特点

2.5小结

参考文献

3桩锚土钉复合支护体系的协同工作机理

3.1引言

3.2桩锚土钉复合支护体系工作机理

3.2.1土钉支护结构的工作机理

3.2.2桩锚支护结构的工作机理

3.2.3桩锚土钉复合支护结构的工作机理

3.3小结

参考文献

4岩土材料的时变特性

4.1 引言

4.2非线性黏弹塑性原理

4.2.1一般模型

4.2.2黏弹塑性材料的屈服准则

4.3土体黏弹塑性流变

4.3.1土体的黏弹塑性性质

4.3.2土的线性流变

4.3.3土体非线性与黏弹塑性流变

4.4黏弹塑性土体基坑的有限元分析

4.4.1黏弹性土体流变问题

4.4.2黏弹塑性土体流变问题

4.4.3有限元程序流程

4.5郑州地区土的时变特性研究

4.5.1郑州地区土的分布特点

4.5.2郑州黄土的流变特性

4.5.3工程示例

4.6小结

参考文献

5基坑工程的施工时变力学

5.1引言

5.2基坑开挖时变力学的基本方程

5.2.1增率型基本方程（以基坑开挖为例）

5.2.2增量型基本方程

5.2.3状态形式的基本方程

5.3桩锚土钉复合支护基坑的施工时变特性分析

5.3.1桩锚土钉复合支护结构性状分析

……

6桩锚土钉复合支护体系的时变土压力

7桩锚土钉复合支护体系施工过程力学响应特性

8桩锚土钉复合支护体系的设计实践

9复合支护结构研究展望2100433B

桩锚土钉复合支护体系施工时变力学内容简介

《桩锚土钉复合支护体系施工时变力学》可作为广大土建工程、基坑工程设计人员和施工技术人员的参考用书，也可供高等院校土木工程专业及相关专业的师生参考。

桩锚土钉复合支护体系施工时变力学作者简介

李峰，中国建筑第二工程局有限公司高级工程师、博士。河南省土木建筑学会地基处理与深基坑工程学术委员会第一届理事会理事、秘书长；河南省土木建筑学会岩土力学与工程学术委员会第一届理事会理事，郑州市第十批专业技术拔尖人才，河南省青年联合会委员。目前主要从事地基处理与基坑支护工程、组合结构工程的技术及研究工作，在国家级刊物发表技术论文29篇（EI收录3篇），出版技术论著6部，参与编写国家和河南省有关技术规范两部，参加科学技术项目研究11项，其中获得河南省建设科技进步奖3项，河南省教育厅科技进步奖1项。

郭院成，郑州大学土木工程学院教授、博士，博士生导师，国家一级注册结构工程师。中华人民共和国住房和城乡建设部建筑施工安全标准化技术委员会委员，中国建筑学会建筑施工分会理事，中国基建优化学会结构优化分会理事，河南省土木建筑工程学会岩土力学与工程专业委员会主任委员，河南省高校青年骨干教师，河南省杰出青年科学基金获得者，河南省学术与技术带头人。目前主要从事地基处理与基坑支护工程的教学和科研工作，已主持和参加完成国家自然科学基金项目4项，河南省重大科技攻关项目、自然科学基金项目等20项。所主持完成的科研项目获河南省科技进步二等奖3项，出版教材和学术专著共5部，公开发表学术论文180余篇。

系指桩与预应力锚杆联合支护的简称。该支护形式在本市始于上个世纪90年代早~中期，至今仍是常用的支护形式之一，一般使用于地下1~3层基坑工程。

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固定船只的锚桩是一种水上作业的辅助器件，主要用于固定船只。它由一根锚桩构成，由制为圆形状管桩与吊耳构成，在锚桩的下方制有插入孔，在锚桩的末端制为锥形状。其有益效果是该锚桩能使船只快速、牢靠地固定在岸边水中。

桩锚支护结构是基坑开挖边坡支护方法中最常用的一种，它主要有由一系列排桩和锚杆组成，其中排桩为挡土体系，锚杆为支撑体系。在不能进行放坡开挖及等施工条件受到限制的的城市密集区被经常采用。桩锚支护体系中的排桩主要要来挡土和挡水，锚杆主要是利用其自身与地层的锚固力给排桩体系一个水平的支撑拉力，阻止倾倒与土体滑动。一般来说，桩锚支护体系可应用于开挖深度在一的基坑工程中。国内外常用以下几种方法对排桩锚杆支护结构进行分析。

桩锚支护静力平衡法

该方法是最早应用于实际工程中并且是工程设计人员最为熟悉的一种计算理论。该方法第一步即在桩体上寻找一个点，假定该点的土压力和位移均为该支护结构体系中的桩体则围绕该店发生刚性转动，转动点以上的桩部分承受土体的主动土压力而向基坑的开挖方向偏转，转动点以下的桩部位受到土体被动土压力作用而向基坑开挖相反的方向偏转，土压力由经典土力学理论计算得出。再结合桩体的嵌固深度和锚杆水平拉力，根据静力平衡条件则最终计算得出支护结构的内力，使之保持基坑各种稳定性要求由于静力平衡法的假定条件比较简单，当支护结构体系各种参数发生变化时，特别是在多支点结构设计计算中，则难以对其进行准确的表达，因而逐渐被弹性支点理论所取代，但是因为它原理简明易懂，计算方便，并且实践证明它对简单支护结构误差影响较小，许多设计计算特别是悬臂式仍然采用该方法，对悬臂式支护和单支点支护的嵌固深度，我国《建筑基坑支护技术规程》明确规定应按静力平衡法进行计算确定，并且静力平衡法在某些特定领域的计算还会得以继续发展应用。然而静力平衡法具有其局限性，它把被动土压力假定为基坑内侧的土抗力，并且假定对支护结构内力的计算与其刚度系数无关，这与实际情况不相符，支护结构真实的受力状况也没能从理论得以反映。实际上由于排桩位移有控制要求，基坑内侧土体并没有完全处于被动状态，而是处在弹性抗力阶段。

桩锚支护弹性地基梁法

该方法把桩锚支护体系结构看作是基地的支座梁，即把地基与基础看作一个整体，共同作用，然后求得地基与基础接触带的压力分布，进一步解出支护结构的内力。基坑开挖面以上的土体对桩体提供主动土压力，开挖面以下的土体桩提供主动土压力和被动土压力之和。单层锚杆的桩锚支护采用极限平衡法计算，用分层平衡法计算多层锚杆支护。但是该方法不能计算出预应力锚杆的预应力对支护结构的作用，因此无法计算得出土压力作用下支护结构的位移。同样该方法也具有不足之处①无法计算多支点多锚杆支护桩锚共同工作下支护结构的内力以及位移②无法对对支护结构的桩和锚进行优化设计，影响经济效益③由于多层锚杆的计算采用分层平很法，与静力平衡法相似，即假定桩身刚度与支护结构的受力无关，与实际受力情况不相符。

桩锚支护杆系有限元法

该方法的基本原理就是把桩锚支护体系的支护结构杆件离散成许多相连的单元并用有限元单元法求解。有限元求解用梁单元模拟基坑开挖面以上的支护结构和用弹性地基梁单元模拟开挖面以下的支护结构。有限元单元法的本质是把支护结构分解成各种杆件，再用有限元单元法来分折这些杆胜的受力和位移。在用有限元单元法求解时，通常假设单元为等截面直杆,再对单元的近似位移模式假定,以虚功原理为基础建立有限元方程，推导出刚度矩阵方程，再根据静力等效原理把各个单元上的外力转化到单元的节点上，构成等效节点荷载。因而有限元单元法的关键环节就是假设符合实际的位移函数，然后，将各个单无刚度矩阵组合成结构整体进行分析，将单元等效节点荷载集合成整体等效节点荷载列阵，并引出结构位移边界条件，建立整体平衡方程组,得出基本未知量，最后计算各单元的内力和变形 。