深基坑支护开挖过程模拟分析.pdf

《深基坑支护开挖过程模拟分析.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、张瑞敏等：深基坑支护开挖过程模拟分析105·冻土与地基基础·深基坑支护开挖过程模拟分析张瑞敏，刘华伟(黄淮学院建筑工程学院。河南驻马店463000)【摘要】深基坑开挖过程是繁杂的动态系统工程，依托于某项目主楼深基坑采用Ansys软件对其开挖过程进行数值模拟分析应力、应变及位移等，得出了基坑底部的隆起，基坑周围土体的沉降、支护结构的变形等情况，为基坑支护结构设计和施工提供相应参考。【关键词】深基坑；支护开挖；数值模拟；三维有限元模型【中图分类号】TU473【文献标识码】B【文章编号】1001—6864【2014)07—0105—03我国正处在经济快速发展时期，城市人口激增、该项目深基

2、坑平面如图1所示。EABC段一标高城市化进程日益加快，集约利用土地随之得到重视。一5．900以上采用SMW工法桩悬臂支护；标高一目前各种用途的地下空间己在世界各大城市中得到5．900～一13．000采用1：1．5卸土放坡；一13．000～一开发和利用，规模较大的高层的地下工程会涉及到深19．700采用~1000@1200钻孑L灌注桩悬臂支护。基坑工程，这些工程表现出了如下特点：基坑规模越CDE段一标高一7．000以上采用悬臂SMW工法桩及来越大、基坑开挖深度越来越深，基坑周围场地越来被动区护壁留土支挡浅层土体；一7．000～一19．700越小，场地紧凑，基坑周围环境的制约因素越来越

3、多，采用~1000@1200钻孔灌注桩、坑内被动区留土放坡为当前建筑业的一大技术难点u。护壁，后期利用地下室结构结合水平型钢支撑支挡。由于基坑开挖过程的复杂性，传统的理论方法和东侧、北侧两级放坡以及西侧、南侧被动区预留护壁常规分析难以合理地预测施工过程中土与结构的受土的坡体均采用挂网喷射50～8O厚C20细石混凝土，力和变形情况。随着计算机技术的发展，有限元钢筋网片为日'6．5@300~300。基坑东侧、北侧采用两法已成为分析基坑和基础工程问题的强有力的工级放坡，二级平台围护桩墙背设置~850@600三轴水具。有限元法是用有限个单元将连续体离散化，通过泥土搅拌桩作为该区段外隔水帷幕

4、。在基坑西侧、南对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的侧灌注桩外侧同样设置一排三轴水泥土搅拌桩作为一种数值方法。有限元法用于基坑工程施工过程的该区段隔水帷幕。隔水帷幕深入基坑底部以下3m，搅基本原理是将一个连续的基坑体，离散成分散的单元拌桩水泥掺量为20％。体，利用网格剖分技术，将基坑剖面体系在形式上划分为有限个单元体，进而从整体上分析应力，从而A判断土体和支护结构的整体稳定性。在众多的有限元软件中，Ansys有限元分析软件是美国Ansys公司开E发的目前国际最为流行的大型通用有限元分析软件。深基坑开挖过程是繁杂的动态系统工程。本文依托于某项目主楼深基坑采用Ansys软件对

5、其开挖过程进行数值模拟分析应力、应变及位移等，得出有利于基坑支护结构设计和施工的相应结论。图1某项目深基坑平面图1工程背景该基坑最终的坑中坑部的标高是一30．7m，基坑该项目位于某商务区，项目占地面积28100m，总建筑面积约323000m2。其中主楼建筑面积约平面尺寸为76．26m×67．85m，基坑开挖深度从一1．2256400m，主楼建筑高度428m，采用柱一核心筒一伸～一2O．2m，坑中坑平面尺寸为34．8mx27．4m，基坑臂桁架结构体系，上部载荷约40万t，占地面积为开挖深度从一20．2一一30．7m，分3步开挖。阅读众51．45m×51．45m，群楼为3层，为框架结构

6、体系，单柱多关于深基坑建模的资料，可以得出如下总结：基坑跨度为8．5mX8．5m，单柱载荷约为4300kN，地下4开挖会对基坑深度的3～4倍长度以内的土体产生显层，建筑面积约66600m，基础埋深为一18．80～一著的影响，而对坑底以下2～4倍开挖深度以内的土体20．00m，拟建建筑物采用嵌岩钻孑L灌注桩。产生明显的扰动。在综合考虑以上结论后，将该计算1O6低温建筑技术2014年第7期(总第193期)模型的三维尺寸为96．375m×65．6m×47m，开挖部分2三维有限元模型建立尺寸34．8m×27．4m×10．5m。计算模型外边界=建立三维整体模型及其网格划分状况如图3所0m、=

7、96．375m和Y=0m、Y=65．6m四个垂直面都只示。钢筋混凝土采用梁单元模拟，梁单元可有效地模约束法向位移，不施加任何荷载或约束；z=一47m底拟桩和土之间的各种相互作用力，如切向的粘结力、部水平边界是全约束，顶面则是自由面，模型中划分竖向的摩擦力。本工程支护桩、冠梁及临时支撑的混了34000个单元、43453个节点，将土体划分为四层。凝土强度设计等级均为C30，取其弹性模量为20GPa，模型截取的是项目中基坑，开挖的部分是坑中坑，支泊松比为0．17，密度为25