粉砂土质地铁车站深基坑支护有限元模拟分析课件.ppt

《粉砂土质地铁车站深基坑支护有限元模拟分析课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、粉砂土质地铁车站深基坑支护有限元模拟分析1，为什么要研究?2，研究什么？3，怎么研究？目录一，研究背景和意义二，研究内容和目的三，研究方法和过程地铁建设21世纪是地下工程世纪，城市土地稀缺和交通堵塞，因此地铁正在大规模建设。粉砂土质粉砂土质特点：容易塌方变形，地下水位高，水的渗透性高。易产生高水位土体滑移、深基坑失稳、支挡结构漏水、高水位坑底隆起、流土等工程问题。基坑支护为确保基坑变形对周围环境影响处于安全状态和基坑工程处于稳定状态，粉砂地质地铁车站基坑工程大部分使用以地下连续墙+支撑式的围护结构体系。地铁站基坑开挖与支护过程杭州湘湖地铁站基坑垮塌事故意义社会意义：

2、粉砂地区地质条件复杂，地铁深基坑支护事故频繁发生。因此，对该地区基坑支护进行科学深入的研究，能减少事故发生。工程意义：得出该地区深基坑支护的合理有限元参数，为设计提供有效可靠的计算方法，研究结果为类似基坑支护设计做参考。1，分析工程背景，研究粉砂基坑支护特点。2，建立ANSYS分析模型,确定有限元土体参数和支护结构设计参数，得出分析结果。4，方案实施，监测结果验证设计参数的合理。5，得出结论并提出设计和施工中的建议措施。二，论文研究内容和目的三，研究方法和过程1，ANSYS有限元法工程概况设定参数建立模型施加边界条件及求解结果分析2，施工监测方案实施监测数据验证AN

3、SYS有限元法有限元ANSYS将土体和支护结构分别划分为有限单元进行计算，其优点是可以考虑土体与支护结构的相互作用，可以从整体上分析支护结构及周围土体的应力和位移，而且还可求得基坑的隆起量、地表的沉降量和土中的塑性区范围及发展过程，还可以与土流变学相结合求得各参数的时间效应。最重要的一点，它适用于动态模拟计算。通过动态计算模型，按照施工过程对支护结构进行逐次分析，预测支护结构在施工过程中的性状。例如位移、沉降、土压力、孔隙水压力、结构内力等，并在施工过程中采集相应的信息，经过处理后与预测结果比较，从而作出决策，修改原设计中不符合实际的部分。常规计算方法挡土墙侧向变形

4、的计算方法主要有土抗力法和杆系有限元法。地表沉降的计算主要有经验法和有限元法。其中经验法主要有Peck曲线法、地层损失法、稳定安全系数法和时空效应估算法等ANSYS优点ANSYS程序是一个工程强大的大型通用有限元商用分析软件，软件中提供了200种以上的单元类型，能够方便地模拟工程中的各种结构和材料，并且得出各种数据结果。可见，有限元法是一种精度较高的数值分析方法，在岩土工程学科中有着很大的发展前景。工程概况文汇站位于杭州市江干区文汇路与学府街的交叉路口，车站主体结构为地下二层岛式站台，箱形框架结构，基坑面积5897㎡，基坑开挖标准段深16.96m，明挖区间端头井处为

5、最深处，开挖深19.52m。车站采用明挖顺作法施工，共分为7个施工段。工程概况文汇路站地铁站平面图σ（g/cm3）岩土物理力学综合参数（土体参数设定）表（1）岩土物理力学综参数支护结构设计参数设定根据实际设计方案，按照规范要求选取适当的支撑的间距、刚度和连续墙厚度，另外增加了两种对比设计方案：方案一，设置四道支撑，支撑间距五米，支撑刚度K,Φ609×16；方案二，设置五道支撑，支撑间距四米，支撑刚度K,Φ609×16；方案三，设置五道支撑，支撑间距四米，支撑刚度0.5K。三种设计方案地连墙厚度均为800mm。本工程混凝土均采用C30现浇混凝土，弹性模量E0=3.15

6、×104N/mm2；采用HRB335钢筋，弹性模量Es=2.0×105N/mm2。由于基坑长度方向远大于宽度方向，所以用平面应变方法分析建立了二维有限元模型，并且模型的土体应力场的大小在基坑大小5倍以上，可以良好的反映出土体沉降和位移对支护结构的影响。模型中土体、围护墙体和支撑系统均采用平面（PLANE42）二维实体结构单元模拟，各部分刚度和参数均根据实际工程方案选取。建立模型对周围土体和结构施加相应的约束和边界条件，并且施加重力荷载，模拟土体初始应力场，并且利用生死单元技术分步开挖土体。求解结果均收敛。施加边界条件及求解方案一开挖完成土体及结构应变云图、位移云图应

7、变云图位移云图应变云图位移云图方案二开挖完成土体及结构应变云图、位移云图应变云图位移云图方案二开挖完成土体及结构应变云图、位移云图应变云图位移云图方案三开挖完成土体及结构应变云图、位移云图表（2）土体及围护结构各项模拟数值对比方案二为最优选择。当围护墙体上部向坑内倾斜，支撑体系强度或稳定性不够，支撑体系失稳破坏。当围护墙刚度不足，难以抵挡水土压力形成的弯矩时，墙体可能被折断，也会造成支护结构垮塌。分析变形趋势及破坏形式方案的实施与监测整个车站基坑围护结构均采用800mm厚地下连续墙，标准段深度42米，墙体混凝土采用C30，墙顶冠梁为800mmX1200mm，以减