土木建筑网首页 > 陕西建筑 > 工程结构 > 影响深基坑支护结构内力的因素数值分析

阅读 249 次 影响深基坑支护结构内力的因素数值分析

摘要:北京理正深基坑支护结构设计软件用于进行基坑支护结构内力计算。通过一工程实例,分析超载、土层参数Φ和m、以及支撑预应力的损失对深基坑支护结构稳定性的影响。...

 影响深基坑支护结构内力的因素数值分析

张司亚   常亮

陕西省建筑科学研究院 

中铁一局集团电务工程有限公司

    引言

    深基坑支护技术是个综合性的岩土工程难题,既涉及到土力学中典型的强度、稳定和变形问题,还涉及到土与支护结构共同作用问题、技术经济问题、绿色环保问题等。本文通过实际工程的数值模拟,对深基坑支护结构内力的影响因素进行了分析。

     一、工程地质概况

     湘湖地铁站属于杭州地铁1号线起始站,湘湖站总长932 m,标准段总宽20.5m;本车站主体围护结构采用800mm的地下连续墙、φ1000mm钻孔灌注桩加内支撑的围护结构方案。

     地貌形态主要为丘陵地貌、钱塘江河口冲海积地貌,根据勘察揭露及原位测试和室内试验成果,各类土的物理力学性质如表1:

表1 土体物理力学性质参数 

编号

名称

层厚(m

重度(KN/m3

粘聚(KPa

内摩擦角(°

1-2

素填土

1.53

18.5

16.2

30.0

2-2

粉质粘土

5.61

18.2

14.0

8.5

直剪(固快)

4-2

淤泥质粘土

12.02

16.8

12.4

7.1

三轴CU

6-1

淤泥质粉质粘土

15.72

16.8

13.1

7.3

经验取值

8-2

粉质粘土夹粉砂

15.12

16.8

14.5

10.8

三轴CU

    二、数值分析

    1、计算模型

    采用北京理正深基坑支护结构设计软件进行分析计算,理正软件主要根据规范中的公式进行计算。

    2、计算结果及分析

    采用原设计参数,分别只改变单一参数(超载,土层Φ值,m值,支撑预应力损失),结构内力变化如下:

    

      图2不同超载下的内力值             图3 内摩擦角对内力的影响

  

    图4  2-2土层m值对内力的影响     图5  4-2土层m值对内力的影响

 

 图6  6-1土层m值对内力的影响      图7  8-2土层m值对内力的影响

    分析图2~图7,得出以下结论:

   (1)当超载较小时,在一定范围内超载大小的改变对支护结构内内几乎无影响,但随着超载的增加,基坑内侧弯矩大幅线性增加;基坑外侧弯矩缓慢增加;剪力值随超载的增大先是有所减小,而后大幅增大。

   (2)6-1土层为淤泥质粉质粘土,改变其内摩擦角,数值分析结果显示内摩擦角愈大基坑内侧弯矩也愈大,但增大的幅度渐缓和;而基坑外侧弯矩随摩擦角的增大急剧增大,近似指数增长;φ大小的改变对剪力值影响甚小,剪力随φ的增加微量减小。

   (3)土层参数m,地基土水平抗力系数的比例系数对支护结构内力的影响:

    a.埋深浅且层厚小的土层,m值的变化对结构内力几乎无影响。

    b.不同埋深、不同厚度的土层,m值的变化对结构内力影响程度不同。本工程中土层的m增大,基坑内侧弯矩小幅增加,而基坑外侧弯矩增加;剪力值波动无规则的变化。

    c.对于那些淤泥质土等及软土(本工程的4-2)土层m值对结构内力影响极大。m值的小幅度增大,就会引起连续墙弯矩急剧减小;剪力大幅度减小。但达到一定的量级后,对支护结构的内力影响变小。

    d.埋深在基坑深度以下的土层,其m值的大小对支护结构内力没有影响。

    此外,不同道数支撑预应力损失时的内力值如表2所列:

表2 不同道数预应力损失下的内力值

预应力损失

不损失

第一道

第二道

第三道

第四道

四道均损失

基坑内侧最大弯矩(kN.m)

1381

1381

1382

1417

1381

1418

基坑外侧最大弯矩(kN.m)

789

789

798

813

789

823

最大剪力(kN)

682

682

678

659

682

654

    可见,增大支撑预加轴力可以有效的控制连续墙的变形,能比较显著的减小墙身负弯矩。计算表明预加轴力的变化对基坑开挖面以下墙体变形和内力的影响较小。但由于现场预加轴力容易损失,需要反复施加。支撑预加轴力的损失,使得弯矩增大,剪力略有减小。

    除此之外,土的参数C,土体模量、支撑预应力大小、支撑位置与排列方式、结构刚度、挡墙嵌固深度等因素对支护结构内力均有影响,篇幅所限,对其余的因素暂不讨论。

(本文来源:陕西省土木建筑学会   文径网络设计项目投资中心:刘红娟 尹维维 编辑  刘真 文径 审核)