深基坑工程中空间效应的影响分析

2015-08-11 231 0

  深基坑是一个具有长、宽、深等尺寸效应的三维空间结构,因而其支护系统的设计是一个复杂的三维空间受力问题。
而目前的支护设计中常常将其简化成二维平面问题,并按照最不利单元进行变形及内力控制,从而导致设计偏于保守。
深基坑工程中空间效应的影响分析
 
工程概况
  建筑概况
建筑总面积18.7万m2,其中地上13.7万m2,主楼为250米,50层高;裙房为24.0米,4层高。整体地下3层地下室,地下建筑面积为5万m2。
基坑概况
坑深为15.7米,支护形式采用地连墙加三道钢筋混凝土的支承形式。
深基坑工程中空间效应的影响分析
 
有限元模型
  土体为Mohr-Coulomb模型,地连墙及支撑为线弹性模型,支撑采用线单元进行模拟。基坑尺寸均按照实际尺寸建立。模型侧面约束水平向变形,允许竖向的变形;底部采用固定边界。地连墙与土体之间采用摩擦接触。基坑开挖、加撑及换撑均按照实际工况模拟。
计算结果分析
深基坑工程中空间效应的影响分析

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支承内力对比曲线
深基坑工程中空间效应的影响分析
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墙身弯矩对比曲线曲线
结论建议
  由于目前绝大部分基坑不是无限长,故不可完全忽略空间效应的影响。受空间效应的影响,围护结构角部的内力及位移值均比中部较小。
深基坑开挖过程中沿挡墙方向上空间效应的主要影响范围约为2倍坑深的范围。
建议实际工程设计中1倍坑深范围内挡墙弯矩最大值可较平面单元计算结果最大值折减约为10%进行配筋;1~2倍坑深范围内的挡墙弯矩最大值可较平面单元计算结果最大值减少约5%进行配筋。
(来源:天津市勘察院 李军)

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