浅析深基坑锚杆支护结构设计.pdf

《浅析深基坑锚杆支护结构设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2012年12月■■圈一瞄规划与设计【文章编号】1673--0038(2012)35--0033-02浅析深基坑锚杆支护结构设计张荣芳(铜仁市建筑勘察设计院554300)摘要：随着我国城市化建设规模的不断扩大，在深基坑支护体系中，锚杆支护结构成为一种十分重要的支护方式。但是在日常设计施工过程中，由于深基坑施工的特殊性，导致其安全问题愈来愈突出，值得相关工作人员分析。因此，在设计方面有必要对锚杆支护结构进行科学合理的研究。同时应该检验设计方案在施工阶段能否保证其安全性，尽可能防止出现安全事故。本文通过对深基坑锚杆

2、支护结构几种常见计算模型的简单介绍，以及如何根据不同情况正确选择适宜的方法，最后关于基于锚杆最优位置的优化设计做出分析。关键词：深基坑；锚杆支护；计算模型；优化设计引言近年来，随着我国经济的水平的快速提高，大量公路、铁路以及高层建筑的兴建，相关工程技术人员所遇到的基坑、边坡以及支护结构问题也越来越多，因此，优化深基坑锚杆支护结构设计能够取代传统支护结构，具有支护高度自由度广、造价低廉和稳定性相对较好等优点，在基坑、边坡支护工程中得到了广泛的应用。通常而言，深基坑工程中，基坑设计在满足一定承载力要求的同时，更应该

3、把握其变形的计算和控制。设计施工过程中，采用的支护结构是否安全，不能仅仅依据基坑开挖结束时位移的大小，同时应该注意施工过程中产生的位移，优化锚固点到桩顶距离变量，建立科学合理的优化设计模型，确定锚杆最优位置，进而对桩锚支护结构进行相关优化设计。l几种常见的锚杆支护结构的计算模型1．1静力平衡法的计算模型静力平衡法，是指在墙下端为自由支撑的条件下，可以按照静定结构求解相关结构内力。此类方法首先求出墙在坑底以下的插入深度t，然后在其平衡条件满足相关要求后，令墙后的主动土压力对支撑点产生的力矩等于墙前被动土压力对支撑

4、点产生的力矩，最后根据静力平衡条件列出的方程式为ts的函数。此类方法能够算出所求粗略值，通常用做试算法。但是此方程式求解比较复杂，尤其是在层状土中且有地下水的条件下，几乎很难算出精确值。计算过程中，首先假定一个t值，直至两个力矩相等为止，此时得到的t值仅仅满足极限平衡条件，因此应该适当增大t值。关于增大值t的计算通常有以下两种方法：(1)将被动土压力除以2的安全系数，用上述试算法，带入计算方程式，同时按照主动土压力对支撑点的力矩与折半的被动土压力对支撑点的力矩相等的条件，得出t值；(2)将通过试算法计算得到的t

5、值取以1．1。1．5的安全系数。尽管如此，但是此范围相对还是较大，所以相关设计中通常对于无粘性土取1．3，粘性土取1．5。当确定墙的插入深度以后，便可进行支撑力计算，此时由于平衡条件下的墙插入深度已增大，一般情况下，主动与被动土压力的合力均应相应增大，而且被动土压力合力的增量大于主动土压力合力的增量，因此，支撑力相对插入深度增大前应适当减小。同时，为了保证安全，可仍按插入深度增大前的主动与被动士压力合力对支撑力进行计算：R。=E。-E，式中：R广一支撑力：E-主动士压力合力；E．——被动土压力合力。确定支撑力R

6、。以后，即可对围护墙的弯矩分布进行分析，在求出M。之前，可先求剪力为零点的位置，且该处的弯矩即为M。。1．2弹性地基梁法的计算模型弹性地基梁法计算模型，主要将桩墙支挡结构看作支撑在弹性支座上的梁，同时在基坑外侧作用已知的土压力和水压力，预想基坑内侧土体对支挡结构的作用力，同时对地基反力f采用一系列土弹簧进行模拟。地基反力f的大小与挡土结构变形Y有关，如下式：f=ky式中：卜地基反力；k——水平地基反力系数；y一计算点处支挡结构的水平位移。假定水平地基反力系数k沿深度按线性规律变化，则有：k=mz-33·规划与设

7、计口丘E皿2012年12月式中：k——水平地基反力系数；m——比例系数；r一地面或开挖面以下的深度。在支挡结构主动侧土压力分布中，通常使用的土压力分布模式如图1所示，即在基底开挖面上作用主动土压力，然后根据朗肯土压力理论进行计算，通常而言，基底开挖面以下主动土压力分布形状呈矩形，而且不随深度变化而变化。图I弹性地基粱模型1．3有限差分法的计算模型有限差分法可以根据应用需要的不同，设计符合相关要求的多种土体结构模型。通常采用摩尔库伦模型建模，同时关于选择土体相关参数时，应该以现场实验数据以及实验室的实验结果为主要

8、依据。在采用有限差分法时，应该根据具体的实际需要，取基坑平面的1／4对称空间建模，对于边界取值也有相关规定，如长度与宽度方向基坑外取2～4倍开挖深度为影响范围，深度方向基底以下取2。3倍开挖深度为影响范围。同时规定项部为自由边界，其它面为约束边界。2关于锚杆支护结构计算方法的选取深基坑工程锚杆支护结构设计计算理论虽然相对比较完善，但是在实际设计施工过程中仍存在一些问题，需要相关工作人员