基坑开挖对邻近砌体结构的影响分析.pdf

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1、王伟等：基坑开挖对邻近砌体结构的影响分析105基坑开挖对邻近砌体结构的影响分析王伟，刁钰(1．滨海土木7-程结构与安全教育部重点实验室．天津300072；2．天津大学土木工程系。天津300072)【摘要】采用线弹性和理想弹塑性两种材料模型建立砌体结构，对比分析是否考虑塑性变形的砌体结构在三种不同典型基坑支护变形形式下的反应。分析结果表明：线弹性模型与理想弹塑性模型相比，砌体结构的沉降、倾角基本一致，但考虑砌体结构理想弹塑性后的砌体墙体主拉应变大于线弹性模型的主拉应变；在开挖深度一定和支护结构最大侧移相同时，内凸式支护结构变形模式下建筑墙体产生的拉应变最大，踢脚次之，复合式最小；

2、墙体拉应变主要分布在门窗洞口的上部及建筑两侧与基础接触部分，是建筑物易破坏部分。【关键词】基坑；砌体结构；三维有限元【中图分类号】TU941【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)03—0105—03随着经济的发展，城市化进程的加快，城市用地的日趋维有限元方法，建立包括墙、板、基础等构建的砌体结构精紧张，城市地下空间的利用正逐渐快。对于位于市区的基细化模型并且分采用线弹性和理想弹塑性两种材料模型，坑工程，由于其周边建筑密集，道路管线密布，故要严格控通过对比，考察塑性变形对砌体结构的影响。制施工过程基坑围护结构的变形。如果基坑工程施工中对1计算模型周边建筑物造成

3、损伤、破坏，不仅会造成重大的经济损失，采用PLAXIS3D2011进行模拟，模型参数具体如下：还会造成严重的社会影响。因此，为了保证城市中心基坑(1)土层参数。模型土为均质，厚度为60m，土体的工程的顺利进行，必须针对基坑开挖对周边环境的影响这本构模型采用HSS模型，即考虑土体小应变特性的硬化模一问题进行研究，其中针对基坑周边建筑的研究成了重中型，土层参数如表1所示。经有限元结果与经验公式对比，之重。该参数可较好模拟开挖过程土体及结构的反应j。目前针对基坑开挖对周边建筑物影响的研究主要有简(2)基坑尺寸。基坑开挖深度6、9、12、15m，围护结化分析法和有限元法两种方法。简化分

4、析法不考虑基坑与构采用地下连续墙，厚度0．8m。文章利用对称性采用一半周边建筑物的相互作用，认为基坑周边的建筑物所在位置的基坑开挖深度30m作为研究对象。的地表沉降值即为该位置建筑物的沉降值，进而用来预估(3)建筑参数。建筑模型为砌体结构模型，建筑物尺基坑开挖对周边建筑物的影响，这种将基坑的变形和建筑寸为22．5mX4．5m，层数3层，层高3m，2层和3层为标准物的变形独立研究方法有一定局限性。层，门的尺寸为2．0m×1．5m，窗的尺寸为1．8mX1．5m。模有限元方法可以对基坑开挖下周边建筑物的变形进行型中楼板考虑为理想弹性材料，厚度取0．10m，弹性模量取分析，在一定程度上

5、能反映建筑和基坑变形之间的相互耦30GPa，泊松比0．15，纵墙、横墙、横隔墙分别采用线弹性和合影响，国内外一些学者已做过一些研究，然而其对建筑物理想弹塑性两种模型模拟砌体结构材料。从而，可以研究的模型常进行较大程度的简化，使得分析所得的建筑物变当砌体结构过大变形，进入塑性情况下的性状。墙体厚度形与实际建筑物的变形存在一定的差异。本文以砌体结构取0．24m，不考虑梁、柱的影响，砌体结构采用墙下条形为研究对象，在考虑土体小应变刚度特性的基础上，采用三基础。表1土层物理力学参数本文采用弹性和理想弹塑性来模拟新建建筑。模型参(4)开挖模拟。砌体结构纵墙垂直于基坑边，保证建数取值如表2

6、所示。筑物位置2m和地连墙插入比1不变，改变基坑开挖深度。通过改变地连墙和支撑的刚度，保证地连墙最大侧移在表2砌体结构参数30mm左右，研究建筑物的反应。建模顺序以开挖9m为例：(a)重力加载；(b)激活建筑物(位移归零)；(c)施工地下连续墙(d)开挖至一0．5m；(e)在0m处架设第一道支撑；(f)开挖至一3．5m；(g)在一3m处1O6低温建筑技术2013年第3期(总第177期)架设第二道支撑；(h)开挖至一6．5m；(i)在一6m处架设第式、和踢脚式下，在不同基坑开挖深度下，砌体结构的反应。二道支撑；(J)开挖至9m。3．1复合式变形下砌体结构的反应据作者已有研究J，支

7、护结构墙体发生不同形式的变弹塑性建筑纵向坐标，m形时，及时支护结构墙体最大水平位移相同，不同变形模式目目泣蛙可对建筑物产生不同程度的影响。为此，本文在此基础上，除了考虑不同变形模式，还将考虑不同变形模式发生不同最大水平位移时对建筑物的影响。以上述9m开挖深度基坑为例，得到的不同变形模式的支护结构墙体位移分布图见图1。地连墙变形／mm弹性建筑纵向坐标／mO5l0l5202510E20吕世—4一81l26●-蛄30’n40图3砌体结构纵墙沉降曲线图l不同变形形式下围护结构水平位移(1)天然地表沉