(整理)桩墙式基坑支护结构内力与变形分析
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基坑支护结构内力变形监测分析摘要当前我国各地频繁出现深大基坑工程,为此我们要有效地控制基坑周围地层位移,同时基坑内力变形控制要求越来越严格。
本文首先概述了基坑支护结构内力变形监测要求,论述了基坑支护结构内力变形的控制措施,最后提出了相关配套措施,同时基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜。
关键词基坑工程;支护结构;内力变形随着现代化城市进程的不断扩张,我国的基坑工作也在不断的增加,同时也伴随着风险和质量的不断增加。
而基坑工作是一项综合性很强的系统工程,它包括了基坑支护体系的设计施工和土方开挖,这就要求各个部门的技术人员之间要进行密切的配合。
同时基坑工程在每个地方表现出来的差异性也不一样,受到各个方面因素的影响,每个基坑的变形情况也不同,而其中一个很大的影响因素就是开挖地区的土体物理性状。
1 基坑支护结构内力变形监测要求基坑的变形现象主要体现在在3个方面,支护墙体的变形、基坑底部的突起以及地表不同程度的沉降。
其中对支护结构变形的预测是作为基坑变形的一项最常见的预测,因为基坑支护墙墙体的变形就会导致墙体的的外侧地面发生变化,促使基坑内的位移和底部土体的拱起。
由于受到地质水以及各方面的影响就使得我们在实验室内而得到的支护机构应力变形等数据域实际测量工作中得到的数据还是有很大的差距的。
为看了让实际检测的数据和实验得要的理论数据相一致,我们就可以从实际的检测到的数据用反分析的方法去修改计算机模型中的一些参数,再根据这些参数,运用正分析的方面从而计算出下一个施工阶段的数据。
2 基坑支护结构内力变形的控制措施2.1 控制要求基坑变形主要控制方法主要为加深、加刚、加固、降水、随挖随撑,增加维护结构和支撑的刚度,增加围护结构的入土深度,加固被动区土体,控制降水减少开挖时间,随挖随撑,缩短暴露。
2.2 控制措施2.2.1 冻结+排桩支护技术地基冻结排装桩伐法顾名思义就是将两种技术互相结合取长补短,是一种大胆的技术创新,将含有水的地基坑的封水结构,利用排桩和内部的支撑系统来作为受力层用来抵抗水土带来的压力。
土钉墙桩排组合支护基坑土压力和变形分析当我们要建造一座建筑物时,首先需要进行基坑的挖掘。
而这个基坑挖掘过程中,土体的力学特性会对基坑的稳定性产生至关重要的影响。
因此,为了保证建筑物的安全,我们需要对基坑土压力和变形进行合理的分析和计算。
而土钉墙桩排组合支护正是一种有效的基坑支护方法,下面我们就来详细了解一下。
一、什么是土钉墙桩排组合支护?土钉墙桩排组合支护是指采用钢筋混凝土钉、钢筋混凝土桩、拉索和排梁、支撑梁等材料进行组合支护的方法。
其基本特点是把土钉、桩和排一起使用,通过钉和桩的共同作用,形成一个具有一定刚度和强度的结构体系,从而保证基坑的稳定性。
二、土钉墙桩排组合支护形式(一)单排组合型单排组合型是指把排梁、支撑梁和拉索等材料固定在主桩或剪力墙上,形成一个排,然后根据需要在排两侧钻孔、打土钉,形成一排单钉或双钉支撑,最后用挖土机把底部土方坡度控制在要求范围内即可。
(二)双排组合型双排组合型是指在排布置的左右两侧都设置相应数量的桩,钉孔数等于桩的数量,往往更加稳定,但是投资成本也相对较高。
三、土压力分析进行土压力分析时,需要考虑土体的力学特性以及支护结构的刚度和强度等因素。
由于土压力分布形式复杂,难以精确计算,所以通常采用经验公式和计算软件进行计算。
四、变形分析进行变形分析时,需要考虑土体的本构关系、支护材料的弹性模量以及钉的数量、长度、间距以及与排的位置等因素。
通常采用数值模拟和实测方法进行分析。
对于已施工基坑,可以选择激光量测或全站仪量测等现代化的测量方法进行实测。
五、总结土钉墙桩排组合支护是一种根据不同地质情况和场地条件选择最佳支护措施的技术方案,具有投资、施工及运行维护等阶段的经济、环保、适宜等多方面的优势。
在基坑工程中,应根据实际需要合理选用基坑支护材料,采取相应的土压力和变形分析方法,以保证工程的安全、高效实施。
基坑混合支护结构内力及变形监测分析摘要:明挖基坑在富水砂层条件下,支护结构采用钻孔灌注桩、两排锚索及一排钢支撑的混合支护体系。
在施工工况变化因素下,监测基坑结构体系变形及受力变化。
分析了在正常开挖情况下及桩后土体不稳定情况下结构内力各自变化情况,为同类工程结构变形规律及风险研判提供参考。
关键词:明挖基坑;富水砂层;混合支护;基坑监测Abstract: The open-cut pit in the sand under the conditions of the water-rich, supporting structure using bored piles, two rows of anchor cable and a row of steel support mixed-supporting system. Construction condition variables, monitoring pit structure system deformation and stress changes. This paper analyzed the respective changes of the structural internal force in normal excavation and pile soil mass under unstable conditions, provides a reference for law and risk judged of similar projects in structural deformation.Key words: open-cut excavation; watery sand; mixed support; excavation monitoring0 引言随着城市经济发展,轨道交通工程建设步伐进一步加快,发展较快的城际轨道交通工程是促进城市区域经济协调发展的纽带。
桩墙式基坑支护结构内力与变形分析(弹性支点法)
问题描述:
单支点地下连续墙支护结构内力与变形计算
几何模型尺寸:墙厚:1m ,墙深20米;
支撑设置位置:第一道,距墙顶2m ;第二道,距墙顶5m ;
材料参数:
墙体:20.0,104E 7=⨯=μKpa
土层:3m /t 8.1=ρ,。
30=ϕ
单元类型:
墙后土体与支撑采用弹簧单元COMBIN14,墙体采用2-D 梁单元BEAM3;
边界与荷载条件:
墙后土体土压力分布模式为:
开挖面以上,即h z ≤≤0时为:a a zK P γ=
开挖面以下,即h z ≥时为:a a hK P γ=
不考虑基坑顶地面超载
墙前土体用弹簧模拟,采用张氏法,即地基反力系数不随深度变化,35/102.1m kN k ⨯=,
则弹簧系数为:i si kA K =,其中i A 代表第i 根弹簧代表的土截面积。
支撑采用弹簧模拟,支点弹簧系数为:36/100.1m kN k ⨯=,弹簧末端加全约束,墙底端加竖向约束。
基坑施工过程:
第一步:开挖至-3m ,并在-2.0m 处设置内支撑;
第二步:开挖至-6.0,并在-5.0m 处设置内支撑;
第三步:开挖至-9m 处(坑底);
计算过程:
1 启动ANSYS:
1a GUI:开始>程序>ANSYS*.*>ConfigureANSYS Products
2b 指定工作目录,给定作业名,Run
2 选择问题类型:
GUI:Main Menu>Preferences 选取Structural
3 定义单元类型:
3a GUI Main Menu>Preferences>Element Type>Add/Edit/Delete
3b 定义单元类型:选地下连续墙单元类型定义为梁(beam)3号单元,内支撑和内侧单元类型为COMBIN 14 号单元;K2选择2-D longitudinal
4定义实常数:地下连续墙取1m进行计算,实常熟编号为1,输入如下:
图1实常数输入
图2输入支承弹簧系数图3 输入土弹簧系数
5定义材料属性:
地下连续墙的属性定义为线弹性、各向同性,输入压缩模量与泊松比;6显示和设置工作平面
7 图示编号显示控制:
打开NODE
8 创建墙体单元结点
9 Copy墙体单元结点生成土弹簧单元末端结
点:
图4单元结点
10 创建有限元模型
首先输入命令连接关键点
/prep7 (enter)
Type,1 (enter)
Real,1 (enter)
Mat,1 (enter)
*do,i,1,20 (enter)
E,I,I+1
*enddo
Type,2 (enter)
Real,3 (enter)
Mat,2 (enter)
*do,i,1,21 (enter)
E,i,100+i (enter)
*enddo (enter)
Real,2
E,3,203
Real,2
E,6,206
11设置分析选项:
11a GUI:Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options 11b 打开大变形效应。
NRORT选择“Full N-R”,OK
12 定义边界条件,施加荷载,求解
图5开挖第一次时的荷载
图6第二次开挖荷载情况
图7第三次开挖的荷载情况
13计算开挖后的结果:
此工程分为三次施工,则有三个工况,需分三步计算;分步计算可以由单元的生死来实现,先将第一次开挖掉对应的弹簧单元,杀死,操作:Main Menu: Solution>Load Step Opts>Other>Birth & Death> Kill Elements,进行第一次计算;再将第二层开挖掉的土对应的弹簧单元杀死,再进行一次计算,最后将底部以上的所有的土对应的弹簧单元杀死,进行计算一次,注意计算与激活单元的过程中不要退出求解器,不然结果不能分步查看;
图8第一次开挖,加第一支护前的弯矩
图9 第一次开挖,加第一支护后弯矩
图10第二次开挖,加第二支护前的弯矩
图11第二次开挖,加第二支护后的弯矩
图12第三次开挖的弯矩。