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| 深基坑工程变形控制优化设计及其有限元数值模拟系统研究 |
李云安 |
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RESEARCH SYSTEM OF OPTIMIZED DESIGN WITH
DEFORMATION CONTROL AND NUMERICAL SIMULATION
WITH FINITE ELEMENT OF DEEP EXCAVATION ENGINEERING |
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摘要 博士学位论文摘要 采用系统论的观点分析研究基坑。在分析深基坑工程(支护、降水、开挖、环保) 支护结
构体系和变形控制设计计算的基础上, 在采用强度控制、变形控制及成本控制的多目标函数随机搜索最佳方
案的整体优化设计方法的基础上, 对二维非线性岩土工程专业版有限元程序NCAP2D 进行了大量的修改、补
充和完善, 并引进数理统计理论、分形理论、突变理论及灰色理论等数据分析理论和方法, 形成了深基坑工
程变形控制优化设计及其有限元数值模拟系统SDCDEFEM。利用该系统对基坑变形(周边沉降、结构位移、
坑底隆起) 的实测时序数据系列进行关联维数d 和实质性状态变量个数m 的计算; 对H = 10 , 18 , 26 m不同
深度的深基坑进行了设计和全过程数值模拟; 对影响基坑变形的各个因素进行了有限元数值模拟分析; 对实
测和模拟的最大位移um 、最大沉降vm 和最大隆起w m 及其位置x um , x vm , xwm 进行了数理统计分析。运用
该系统对北京东大桥商业大厦、武昌水果湖大厦、厦门建设银行大厦3 个深基坑工程实例进行了设计和数值
模拟。以室外试验、测量和施工等生产实践与室内试验、模拟和查阅近20 a 大量的中外文文献等详实资料为
基础, 将理论与实践相结合; 将定性分析与定量计算相结合; 将优化设计与数值模拟相结合, 对基坑变形进
行了详细系统的研究, 取得了一些创新性的成果: (1) 形成了深基坑工程变形控制优化设计及其有限元数值
模拟系统SDCDEFEM; (2) 从理论上证明了基坑系统是一个耗散系统; (3) 提出了基坑有效系数Ke 、有效
区、失效区和临界线的新概念; (4) 推导出了求支护桩的弹性模量、抗拉强度、抗压强度、粘聚力和内摩擦角
的公式及土体的抗拉强度和抗压强度的公式; (5) 应用SDCDEFEM 系统得出了估算基坑最大沉降、最大水
平位移或最大隆起及其位置的统计关系式; (6) 提出了变形控制参考标准和经济有效的控制变形对策。
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| 关键词 ：
深基坑工程,
变形控制,
优化设计,
有限元,
SDCDEFEM 系统
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收稿日期: 2000-10-11
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