地铁车站基坑内支撑刚度的探讨.pdf

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1、铁道建筑68RailwayEngineering文章编号：1003—1995(2014)03—0068—03地铁车站基坑内支撑刚度的探讨何一韬，谭准，高云龙(1．中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北武汉430056；2．中铁二局集团勘测设计院有限责任公司，四川成都610031)摘要：支撑式支挡结构设计中，内支撑刚度的选取对基坑围护结构受力、基坑变形都有一定的影响。规范在忽略冠梁或腰梁挠度下提出了支撑刚度的计算公式，目前对于是否考虑腰梁挠度存有争议。本文采用倒梁法分析腰梁或冠梁的受力及变形，引入变形协调条件对倒梁法进行反力局部调整，并选取合

2、理的有限元模型进行对比分析。最后得出挡土结构将土压力直接传递给支撑，支撑受力后，腰梁作为连续梁，内部产生转角和挠度，腰梁的作用是调节支撑整体受力，支撑刚度不应考虑腰梁跨中的挠度。关键词：支撑式支挡结构支撑刚度倒梁法反力局部调整中图分类号：U231．4文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003．1995．2014．03．22地铁基坑开挖面积大，深度大，周边环境复杂，对地层变形要求高，对围护结构在强度、刚度方面都有较高的要求。目前，在地铁车站基坑工程中广泛应用支撑式支挡结构。支撑式支挡结构设计中，内支撑刚度的选取对基坑围护结构受

3、力、基坑变形都有一定的影响。规范对内支撑的刚度作了统一规定，然而规范中的计算公式是在支撑腰梁和冠梁的挠度可以忽略不计时得出的。有研究者指出腰梁和冠梁的挠度不可忽图1地下连续墙及内支撑示意略，规范中的计算刚度偏大，本文对此进行了分析研究。腰梁或冠梁的受力形式与柱下条形基础类似，由计算宽度内弹性支点刚度系数可按下式计算于支撑荷载均匀，支撑一般等间距布置，腰梁或冠梁高OlREAb度约为1／6支撑间距。本文采用倒梁法分析腰梁或冠，，1、一梁的受力及变形，即将腰梁或冠梁作为连续梁，将支撑作为支点。同时考虑到由于未考虑梁挠度与地基土或式中：k为弹性支点刚

4、度系数；Ot为支撑松弛系数；E者围护结构的变形协调条件，倒梁法得出的支座反为接头处橡胶弹性模量；A为支撑截面面积；b为计力与支撑荷载一般有较大差异，即产生不平衡力。因算宽度；A为支撑不动点调整系数；Z。为受压支撑构此需要引入变形协调条件对倒梁法进行反力局部调件的长度；s为支撑水平间距。整。最后基于弹性地基梁理论，采用ANSYS11．0选取显然，规范假定冠梁或腰梁各点挠度相同，将支撑合理的计算模型进行对比，对支撑刚度进行论证。刚度平均到单位延米上。有研究者认为，腰梁或冠梁受力如图2所示，其中均布荷载g由式(2)求得。根1基本情况简介据结构力学解

5、析，跨中挠度大于弹性支座处挠度，因此，按照规范中公式计算结果偏大。内支撑体系常用于地铁车站基坑围护结构中，内q=F／s(2)支撑通常撑在冠梁或腰梁上，如图1所示。式中，F为支撑轴力，其余参数意义同前。《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—2012)规定：对水平支撑，当支撑腰梁或冠梁的挠度可忽略不计时，收稿日期：2013-06—26；修回日期：2013一l0．22作者简介：何一韬(1981一)，男，安徽滁州人，工程师。图2倒梁法计算简图70铁道建筑腰梁长度／m说明挡土结构将土压力传递给支撑，支撑受力后腰梁O作为连续梁产生转角和挠度，即腰梁的作

6、用是调节支撑整体受力。支撑的刚度是对整个围护结构的侧移而三：；言的，支撑结构直接承受挡土结构传递的力，并限制其-3位移，因此支撑刚度不应考虑腰梁跨中的挠度。-42)本文倒梁法的局部反力调整只是针对冠梁或图10腰梁挠度线者腰梁与土体或者挡土结构变形协调而言的，这是比较理想化的弹性地基梁，而事实上在支撑的作用下土式中，△2为支撑压缩量，其余参数意义同前。压力的具体分配方式、土体内部会不会形成土拱效应最终可以求得支撑压缩量为4．8×10一m，腰梁还需要在实践中考证。跨中最大挠度为6．65×10一m。按照同样的方式对冠梁及混凝土支撑进行分析。3结论选

7、取冠梁截面为800ITlm×800mm，混凝土支撑截面为800Mm×800mm，得到支撑压缩量为1．56×10本文结合实际设计经验，采用理论分析与数值计m，腰梁跨中最大挠度为4．28×10～In。算的方法，对地铁基坑围护结构中支撑刚度做了初步2．4有限元软件对E匕分析探讨，得到以下结论：采用有限元软件分析时，腰梁模型如图11所示。I)对于冠梁和腰梁，跨中挠度大于支撑处挠度。对上述模型分析之后，腰梁挠度曲线如图12所示。其2)冠梁与腰梁背后的压力非均匀分布，支撑处压中支撑压缩量为4．75×10一m，腰梁跨中最大挠度为力较大。挡土结构将土压力传递

8、给支撑，支撑受力后，6．24×10～11，可认为该结果和上述分步解析结果相腰梁作为连续梁，内部产生转角和挠度，即腰梁的作用同。同时，研究发现挡土结构与腰梁之间的弹簧