滨海新区大型深基坑工程数值模拟分析.pdf

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1、刘畅等：滨海新区大型深基坑工程数值模拟分析滨海新区大型深基坑工程数值模拟分析刘畅，罗孝敏，郑刚，李循。《1．天津大学建筑"1-程学院，天津300072；2．天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室3．滨海建筑集团．天津300072)【摘要】基坑工程发展飞速，已经成为城市建设不可或缺的部分，大型深基坑工程的研究备受人们的关注。而且基坑工程面临的周围环境也日趋复杂。深基坑开挖已成为一个重大课题，基坑变形是由多种因素相互耦合而成的。本文采用专业岩土软件，通过三维数值分析⋯，计算得到了地下连续墙支护体系及支撑系统的变形值和内力值，可以在日后类似工程实践中作为参考。【关键词

2、】深基坑；地下连续墙支护体系；三维数值模拟；变形值和内力值【中图分类号】TU473．2【文献标识码】B【文章编号】10(~1—6864(2012)02—0087一o21工程概况其中粉砂、细砂层在地表下20～60m左右较连续分布，夹有(1)工程简介：本场地地层岩性由上至下依次为填粉土、粉质粘土薄层。土层自上而下，地基土分8个土层，各土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粉土、粘土、粉砂、细砂等。层土体的基本参数如表1所示。表1地层力学性质参数取值(2)基坑开挖支护方案。本基坑为长条形，宽度约22m，区间基坑深度约29．5m，盾构井基坑深度约31m左右，上部结构变化比较大，采用明

3、挖法施工。根据计算暂定围护结构采用120cm厚地下连续墙。连续墙刚度大，在软土地层可有效减小围护结构变形。支撑体系采用7道混凝土支撑，支撑水平间距6m，截面为1200ram×1lOOmm。地下连一续墙、支撑的混凝土强度等级均为C40。2有限元计算模型有限元分析采用PLAX1S3DFound~ion软件进行计算，图1有限元网格划分整个模型的尺寸取为250mX300m×61．8m，由于本基坑开挖深度为29．5m，其属于超过14m的超深开挖基坑，在计算(1)模型参数选取：通过对勘察报告分析，本文所采时采用的是三维空间模型进行分析，并且综合考虑周边的用的土体本构模型_2为高级双

4、曲线模型，即硬化土模型实际情况，采用了典型的地质剖面进行计算p。本文在分(Hardening-SoilMode1)。该模型是一可模拟不同类型的土析基坑开挖的影响时，不考虑降水影响，在PLAXIS3DFoun—体行为的先进模型(Schanz，1998)，使用的是塑性理论，而不dation中土体采用硬化模型，划分l5节点三角形单元，结构是弹性理论。其次，它考虑了土体的剪胀性因素，而且还引与土体之间的界面采用界面单元来实现。综合考虑计算速入了一个屈服帽盖。土体基本参数参照表1。根据材料力度与精度，在开挖土体范围附近网格划分较密，距开挖土体学及相关知识，支撑参数取A=1．32m

5、，弹性模量取3×较远的范围网格较疏，有限元模型如图1所示。10kN／m，泊松比取0．2；地下连续墙参数取厚度1．2m，插【基金项目】天津市科技计划项目(项目编号HZCGYSF00800)88低温建筑技术2012年第2期(总第164期)人深度60m。取线形且各向同性材料，弹性模量取3×=U．Uo．0210kN／m。泊松比取0．17。一第一步开挖(2)基坑开挖步骤模拟。由于本工程基坑支护结构蜉0．01一第二步开挖一第三步开挖平面布置不对称，通过综合衡量，建模局部做了简化处理。一第四步开挖一第五步开挖在计算时对施工过程的模拟严格按设计施工顺序分步进／一第六步开挖行，共分16步

6、，典型施工模拟步骤如下：一第七步开挖建立z1线模型，并平衡地应力一施作待建建筑物围护图4坑外土体沉降曲线结构一第1步开挖一施作第1道支撑一第2步开挖一施作第2道支撑一第3步开挖一施作第3道支撑一第4步开挖一施作第4道支撑一第5步开挖一施作第5道支撑一第6步开挖一施作第6道支撑一第7步开挖一施作第7道支撑。3计算结果分析．_--“-r-一一-本模型共划分单元数为5330个，节点数为29132个。(1)地下连续墙水平位移。图2、图3为地下连续墙水平位移曲线，曲线显示，随着开挖深度的增加，地下连续开挖步骤墙的水平位移逐渐增大。从第1步开挖显示的地下连续墙图5坑底最大隆起值变化

7、曲线水平位移0．7cm逐渐增加，一直增加到开挖到底部时的水平最大位移4．7cm，为基坑开挖深度的0．17％。程三维数值模拟，坑外土体沉降最大值从0．35cm发展到2．9cm，数值分析显示，开挖完成后，支撑的最大轴力为1850kN。随着大部分区域第7道支撑及底板的施作完成，第7道支撑轴力在逐渐增加，近期趋于稳定，在2500kN上目硝趣下浮动。第6道支撑轴力已较为平稳，在4500kN左右，在设计载荷范围内，运行安全。数值模拟分析显示，支撑压力最大值发生在84单元9981节点处。4结语(1)尽管现场因素复杂，三维数值分析能合理的抓住主要影响因素