某基坑支护结构分析—弹性支点法

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1、某深基坑支护结构分析—弹性支点法案例说明GEO2016版本的「深基坑支护结构分析」模块最新加入了《建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）》（以下简称《基坑规程》），不仅支持国外普遍采用的弹塑性共同变形法，也支持《基坑规程》采用的弹性支点法对基坑支护结构进行分析计算。本章以某深基坑工程为算例，详细介绍如何依据《基坑规程》，采用弹性支点法对基坑开挖过程进行计算分析。工程概况本基坑工程开挖深度为16.6m，由于基坑开挖深度较大，为了便于施工，基坑-5m以上部分按1:0.5放坡开挖，并采用土钉墙支护。坡面设置

2、三道土钉，竖向间距为1.5m，距离地面分别为1.6m、3.1m和4.6m。土钉长度分别为10m、10m、6m，倾角为10°，水平间距为1.5m，锚杆采用单根Φ22螺纹钢。基坑-5m以下部分采用桩锚支护结构，支护结构是由排桩和锚索两部分组成。排桩桩径为800mm，有效桩长18.0m，桩顶标高-5.0m，桩间距为1.2m；桩身混凝土强度等级C30，混凝土保护层厚度50mm；钢筋笼主筋采用对称布置，钢筋选用16Φ25@2000，螺旋箍筋选用Φ10@150。设置四道锚索，锚索水平倾角为15°，间距2.5m，预应力均为

3、180.0kN；锚索采用3束Φ12.7钢绞线，分别设在距地面8.9m、13.4m、15.9m及18.4m处；锚索总长均为26m。场地地层从上往下依次为素填土、砾砂、黏土①、细沙、黏土②、强风化岩。各土层厚度和物理力学参数请参照表29.1。图29.1为基坑开挖支护示意图。表1岩土材料参数结构与岩土层厚重度饱和重度内摩擦角黏聚力土层间摩擦角(m)γ(kN/m3)γ(kN/m3)φ(°)c(kPa)δ(°)素填土3.518.5-12.08.04.0砾砂3.320.022.040.010.013.0黏土①7.719.

4、020.515.038.05.0细沙2.718.521.532.05.010.0黏土②3.219.021.014.025.05.0强风化岩4.120.022.018.0100.06.0图1基坑开挖支护示意图计算流程本案例采用GEO52016「深基坑支护结构分析」模块进行计算分析，共分为以下6个计算工况：1)工况阶段[1]：基坑放坡开挖至-5.0m并采用土钉支护；2)工况阶段[2]：基坑开挖至-6.9m；3)工况阶段[3]：设置第一道锚索，并将基坑开挖至-9.4m；4)工况阶段[4]：设置第二道锚索，并将基坑开

5、挖至-11.9m；5)工况阶段[5]：设置第三道锚索，并将基坑开挖至-14.4m；6)工况阶段[6]：设置第四道锚索，并将基坑开挖至-16.6m。工况阶段[1]点击【分析设置】，在分析设置界面中确认选择的标准为「中国-国家标准」，可以看到分析方法采用的是「弹性支点法(JGJ120-2012)」，取消勾选「考虑截面最小土压力」，结构重要性系数设置为1.1。图2分析设置在【剖面土层】设置界面中添加四条地层线，各地层线的Z轴坐标分别为1.8m、9.5m、12.2m和15.4m。图3添加地层线在【水平反力系数】设置界

6、面中设置土的水平反力系数计算方法。因为没有比例系数m试验取值，所以这里将「土的水平反力系数计算方法」选择为「m法」，「结构在嵌固（坑底）处的水平位移量」设置为10mm，「嵌固（坑底）处水平反力系数的初始值」设置为0。图4水平反力系数设置注：1、按照《基坑规程》规定，基坑内侧土的水平反力系数可按下式计算：??=?(?−ℎ)(1.1)式中：m—土的水平反力系数的比例系数(kN/m4)；z—计算点距地面的深度(m)；h—计算工况下的基坑开挖深度(m)。土的水平反力系数的比例系数宜按桩的水平荷载试验及地区经验取值，缺

7、少试验和经验时，可按下列经验公式计算：0.2?2−?+??=(1.2)??式中：m—土的水平反力系数的比例系数(MN/m4)；c、?—分别为土的黏聚力(kPa)、内摩擦角(°)；对多层土，按不同土层分别取值；??—挡土构件在坑底处的水平位移量(mm)，当此处的水平位移不大于10mm时，可取??=10mm。2、如果比例系数m有试验或地方经验取值，可以将「土的水平反力系数计算方法」选择为「岩土材料参数中输入（m法、c法或K法）」，并在【岩土材料】界面中分别输入每层土对应的m值。或者也可以在GEO5软件帮助中查询m

8、、K建议取值，帮助文档提供了大量不同岩性土对应的m、K经验值。在【岩土材料】设置界面中添加岩土材料，点击按钮，在弹出的添加岩土材料窗口中参照表1.1《岩土材料参数》添加各岩土层材料。图5添加岩土材料在【尺寸】设置界面中添加排桩，软件默认添加了一排地下连续墙，点击“编辑”按钮，在弹出的编辑窗口中设置排桩相关参数，将结构类型选择为「排桩」，截面长度设置为18.0m，嵌固段计算宽度折减系数选择为「计算」，