基坑支护环形支撑的布置及优化

发布时间：2019-11-13 18:14

【摘要】：随着近年来我国经济飞速发展,城市化进程不断加快,地下空间利用率也大幅度提高,城市用地日渐紧张,同时基坑工程中对周边环境影响的控制标准、要求也越来越高。支挡式结构占所有支护类型的比重越来越大,带有内支撑的基坑支护体系是其中最为常见的,这种结构可以最有效的控制周边环境变形,并且最充分的利用建筑用地。环形构件为主的支撑体系是非常多见的支撑布置方式,不合理的环形支撑布置容易引起一系列安全问题的出现,因此,有必要对环形支撑进行研究。本文以基坑支护环形支撑为研究对象,目的是总结关于环形支撑变形规律、布置及优化的基坑工程经验,指导今后的实际工程应用。主要工作内容包括对不同布置形式环梁支撑案例的调查;通过搜集整理资料、简化模拟计算、分析总结不同平面形状环形支撑在均匀荷载作用下的变形特点。列举了造成非对称荷载的原因,对非对称荷载作用时,不同布置形式环形支撑的变形进行分析对比,根据模拟分析计算的结果,得出非对称荷载作用下环形支撑的变形特点。在掌握了环形支撑变形基本特点后,又对四种典型非对称荷载作用情况下环形支撑的布置及优化进行理论计算、分析。文章最后阐明了环形支撑优化布置的目的,结合几个案例说明环梁水平支撑的实际优化设计情况。案例反映出优化的水平支撑布置设计不仅应该考虑基坑支撑构件内力、变形合理,还要综合考虑施工顺序、施工周期、便利性、工程造价等多方面因素。本课题的研究需要的计算模拟软件主要有:Qimstar BSC、ABAQUS等。
【图文】：

示意图,基坑,示意图,基坑开挖深度

节首先以通用有限元软件 ABAQUS 建立三维模型，通过调整坑外置研究上述四种情况下基坑支撑的变形特性。随后用平面计算软面支撑模型，，将非对称荷载简化为各边的不同均布荷载，计算支撑并与三维有限元软件计算的变形规律进行对比验证。有限元模型介绍限元计算模型中取基坑的开挖深度为 7m，各边宽度均为 56m。模至模型边界的水平距离取为 35m，为 5 倍基坑开挖深度，基本能消件对围护结构变形的影响；同样将模型深度方向取为 35m，即坑底为 4 倍基坑开挖深度，基本满足模型底部边界对基坑变形无影响坑设置 1 道水平支撑，分 2 次开挖，水平支撑位于地表以下 1.5坑底 5.5m。为简化模型，假定开挖面与支撑中心的深度相同，模图 3-2 所示。有限元计算中，在模型侧面约束各面的法向位移，底的水平及竖向位移，模型上表面为自由边界。

荷载分布,网格划分,有限元模型,地表

图 3-4 有限元模型网格划分外荷载分布时，取坑外地表荷载为 10kPa 均布荷载，为 2 倍基坑开挖深度，荷载沿坑边方向范围与坑边长分析过程如下：始地应力场；护结构的实体单元，并在相应位置施加地表荷载；地表以下 1.5m；表下 1.5m 处的水平支撑；地表以下 7m 处的基坑坑底。荷载分布不同情况下计算结果分析施加地表荷载情况坑外不施加地表荷载情况下基坑支撑沿各方向的变形
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU753

【参考文献】