关于理正深基坑支护设计计算结果的校核

关于理正深基坑支护设计计算结果的校核

【摘要】理正深基坑支护设计软件在1998年推广以来，已成功应用各类高层建筑、城市轨道交通、机场建设、高速公路、岩土工程治理等大型工程的基坑设计中，在提高工程设计的同时，也受到广大工程设计人员的一致好评。理正深基坑支护设计软件是适用于多种支护形式的深基坑单元或空间整体协同分析计算的软件，包括腰梁、内支撑、立柱、斜撑的计算。理正工具箱软件是理正结构软件的一个分支，可以计算各种混凝土构件的内力及配筋。由于理正深基坑整体计算采用的是空间整体协同有限元计算的方法，而国内大部分工程设计人员对有限元计算方法不甚熟悉，所以往往会对理正深基坑整体计算结果产生怀疑。本文旨在通过使用工具箱软件的柱截面计算模块来校核深基坑整体计算内撑梁结果的正确性，同时也给设计人员提供了一种校核整体计算结果的方法。

【关键词】深基坑内撑梁整体计算工具箱柱截面压弯构件

一、深基坑支护设计整体计算

理正深基坑整体计算模块采用整体建模，空间整体协同线弹性有限元方法计算，可以考虑支护结构、内支撑结构及土空间整体的协同作用，模型、结果都可进行真三维整体查看，并可进行单构件查看。下面是整体计算中编号为ZCL-4的支撑梁构件的计算条件和计算结果。

1.计算条件

（1）所研究支撑梁构件

内撑梁编号：ZCL-4（构件长6米）

（2）截面信息

矩形800×600（表示b*h，b=800mm,h=600mm）

截面面积A = 48×102(cm2)

截面惯性矩Iy = 256.00×104(cm4)

截面惯性矩Ix = 144.00×104(cm4)

抗扭惯性矩It = 312.00×104(cm4)

（3）材料信息

材料：混凝土C30

材料比重= 24.000(kN/m3)

弹性模量= 30000.000(MPa)

泊松比= 0.200

剪切模量= 12000.000

（4）配筋信息

构件配筋计算综合分项系数: 1.250

是否对称配筋√

轴力调整系数 1.000

剪力调整系数 1.000

跨中弯矩调整系数 1.000

支座弯矩调整系数 1.000

混凝土保护层厚度(mm) 30.0

纵筋级别HRB335

箍筋级别HPB235

2.计算结果

（1）位移计算结果:

起点中点终点最大值

截面x方向(mm)： 0.13 0.13 0.13 --- 截面y方向(mm)： -1.82 -2.43 -1.82 --- 轴向(mm)：0.13 0.00 -0.13 ---

合成(mm)： 1.83 2.44 1.83 2.44

（2）内力计算结果:

起点中点终点设计值

水平弯矩(+)(kN-m)：My 0.00 0.00 0.00 0

水平弯矩(-)(kN-m)：0.00 0.00 -0.00 0

竖向弯矩(+)(kN-m)：Mx 59.74 111.58 59.74 74.675 竖向弯矩(-)(kN-m)：0.00 0.00 0.00 0

水平剪力(kN)：Vy-0.00 -0.00 -0.00 0

竖向剪力(kN)：Vx 34.56 -0.01 -34.56 -43.2

轴力(kN)：负值-635.38 -635.38 -635.38 -794.225

扭矩(kN-m)：0.00 0.00 -0.00 0

（3）配筋计算结果:

起点中点终点

水平左侧纵筋(mm2)：960 960 960

水平右侧纵筋(mm2)：960 960 960

竖向上侧纵筋(mm2)：960 960 960

竖向下侧纵筋(mm2)：960 960 960

水平箍筋(mm2/m)：750 750 750

竖向箍筋(mm2/m)：750 750 750

基坑整体计算梁配筋结果示意图

二、工具箱柱截面计算

理正工具箱软件可计算各类混凝土构件及钢构件，由于支撑梁在深基坑中按压弯构件计算，故可用工具箱中柱截面计算模块来校核其配筋结果。下面是在工具箱柱截面计算模块中同一编号ZCL-4支撑梁构件的计算条件和计算结果。

1.计算条件

（1）截面

矩形柱

b=800mm，h=600mm

计算长度L=6.00m

（2）材料

砼强度等级C25，fc=11.90N/mm2

纵筋级别HRB400，fy=360N/mm2

箍筋级别HPB235，fy=210N/mm2

（3）基坑整体计算计算的内撑梁内力值

轴力设计值N=794.22kN

弯矩设计值Mx=74.68kN.m，My=0.00kN.m

剪力设计值Vy=0.00kN，Vx=-43.20kN

2.计算结果

（1）截面验算

Vx=43.20kN ρmin=0.20%

下部纵筋：As=960mm2，ρ=0.20% > ρmin=0.20%

左右纵筋：As=960mm2，ρ=0.20% > ρmin=0.20%，构造配筋。

上下纵筋总和：As=1920mm2，ρ=0.40% As=960mm2，配筋满足。

下部纵筋:4E18(1018mm2，ρ=0.21%) > As=960mm2，配筋满足。

左右纵筋:3E18(763mm2，ρ=0.16%)，分配As=1018mm2 > As=960mm2，配筋满足。

竖向箍筋:d8@200四肢箍(1005mm2/m，ρsv=0.13%) > Asv/s=750mm2/m，配筋满足。

水平箍筋:d8@200三肢箍(754mm2/m，ρsv=0.13%) > Asv/s=750mm2/m，配筋满足。

三、校核时注意的事项

由于深基坑软件与工具箱软件对某些定义在程序上的认定不同，如内力正负方向的定义等，所以，在进行校核时要求注意以下事项。

ａ.基坑内撑梁是按压弯构件计算，因此校核时应该用工具箱中柱截面。

ｂ.由于基坑输出计算书中是梁的某个断面，因此柱截面校核时，选择普通柱或框架柱没有分别。

ｃ.工具箱中输入的柱长应为内撑梁实际长度。

ｄ.基坑输出计算书中的内力值为标准值，应该将其乘以分项系数和基坑重要性系数后输入工具箱中计算。

ｅ.基坑中轴力输出时，正值为拉力，在工具箱中，正值为压力。

ｆ.工具箱中不能考虑扭矩的影响。

ｇ.深基坑和工具箱的内力方向要正确对应，如下图：

深基坑工具箱

弯距水平方向My

竖向剪力Vx