关于深基坑围护结构体系变形计算探析

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1、关于深基坑围护结构体系变形计算探析摘要：在本文中，使用深基坑支护结构变形的现场测量数据，利用弹性地基梁有限元计算和参数优化分析，创建预测计算深基坑支护结构的变形的方法，深基坑开挖的安全性作出评估、指导工程施工。关键词：深基坑；支护结构；变形预报；弹性地基梁1.前言由于我国各个城市中人口迅速增加，也为满足城市发展的需要。无论是高层建筑还是地铁的深基坑工程，由于都是在城市中进行开挖，基坑周围通常存在交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物，这就涉及到基坑开挖的一个很重要内容，要保护其周边构筑物的安全使用。而一般的基坑支护大多又是临时结构、投资太大也易造成浪费，但支护结构不安全又势必

2、会造成工程事故。因此，如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计是基坑工程要解决的主要内容。安全等级，根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)对基坑侧壁安全等级及重要性系数规定如下：2.参数反分析计算参数反分析计算是以已完成的工况支护结构的位移量测信息为基础，选择支护体系力学模型及相应的边界条件，然后建立目标函数，利用优化方法来搜索与实测值逼近的土体参数及支护结构力学参数，如土体的m值及支护结构的刚度EI、支撑刚度K等，通过确定的支护体系力学参数并采用有限元法等计算方法来预测下一工况的墙体变形量、内力及支撑力，实现动态优化设计，同时用以指

3、导工程实践。2.1目标函数的建立以基坑开挖的每一工况量测信息为基础的反分析方法的目标函数一般为：式中：uci为支护结构上测点i的水平位移的计算值，uli为支护结构上测点i的水平位移的实测值，x表示土体的m值、支撑刚度系数、桩墙刚度等，n为测点总数。2.2墙体任意处位移计算支护结构的位移计算采用弹性地基梁有限元法，计算的最终结果是单元节点处的内力及变形，而实测点的位置可能不在节点处，为了反映施工过程的动态响应，以及目标函数值的求解，需要给出量测点任意位置设置和任意施工阶段的量测信息增量，则任一单元上测点i的水平位移uci可用线性插值法求得，计算公式为：式中：xl，x2分别为测

4、点i所在单元2个端点的坐标；uci,uc2分别为测点i所在单元2个端点的水平位移的计算值；xi为测点i的坐标（2个坐标原点为桩墙顶点）。2.3量测数据处理(1)来自现场的量测数据常常由于测点设置过大或测点受到破坏而引起量测点数不够充足，常求助于拉格朗曰插值或样条函数插值的方法进行数据处理。(2)当量测信息是支护结构的水平倾角㊀(x)(x)为竖向坐标)，需将e(x)转换为水平位移u(X)，可用下式进行计算：式中：a为支护结构底端竖向坐标。(3)由于环境及人为读数引起的误差在实际量测过程中是无法避免的，为了消除这种误差对反分析结果的精度影响，必须对量测数据进行平滑处理。2.4优

5、化方法目标函数极小化是一个无约束优化问题，即：式中：m为土体地基反力比例系数，EI为桩墙刚度，Ki为第i道支撑的刚度。因为函数f(x)的导数无法求得，所以采用无导数搜索法进行最优值的求解，本文采用Powell法进行求解。3.变形预报原理在反分析土体参数及支护结构的力学参数后，以这些信息作为已知信息，采用弹性地基梁有限元法进行支护结构的内力及位移计算［15］，相应求得施工过程支护结构变形量。下面以某一深基坑围护工程的3个工况来阐明变形预报过程。工况1:先开挖到？hl;工况2:在h2?（h2彡hl）处设置第1道支撑，并继续开挖到？h3处；工况3:在h4?（hl