[發明專利]一種基坑支護設計方法

有效

• 申請號: 201810240547.7
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108589736B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 劉丹娜;殷勝光;邵文澤
• 申請（專利權）人: 中交路橋北方工程有限公司
• 主分類號: E02D17/04
• 分類號: E02D17/04;E02D1/02
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 張超艷;陳英俊

一種基坑支護設計方法，所述基坑支護包括圍繞基坑的圍護結構以及支撐在圍護結構之間的內支撐，設計方法包括如下步驟：將單位寬度范圍內的圍護結構模擬為沿豎立方向的地基梁，將該地基梁沿豎向劃分為多個梁單元，將圍護結構兩側的地基土看做一系列豎向排列的土彈簧，圍護結構的底部設置豎向支承約束；利用有限元方法進行結構計算，計算支護結構的變形情況以及土彈簧的彈性支撐力情況，載荷加載方式為隨著向下挖掘，在已開挖區域解除開挖側的土彈簧約束，并在非開挖側施加主動土壓力載荷；根據計算結果，解除受拉的土彈簧約束；再次運算，重復進行調整、計算，多次根據圍護結構變形情況以及土彈簧的彈性支撐力情況調整模型，直受力狀態滿足要求。

技術領域

本發明涉及建筑領域，具體地說，涉及一種基坑支護設計方法。

背景技術

隨著城市建設的快速發展，地下空間的利用越來越重視，對深基坑圍護結構的要求也越來越嚴格。基坑支護主要是抵擋基坑外側的土體，因而土壓力的確定將是基坑支護計算的關鍵。朗肯土壓力理論建立了墻背光滑情況下的墻背水平土壓力公式，給出的土壓力為線性分布；庫倫土壓力理論只給出了土壓力的合力，并沒有給出土壓力的分布，實際應用過程中大多假設土壓力為線性分布。隨著工程建設的發展與技術的進步，對于土壓力的分布和變化規律有了更迸一步的認識。

在基坑工程中，經典土壓力理論計算的結果是極限值，即達到主動極限狀態或被動極限狀態的接觸壓力。當圍護結構處于正常工作狀態時，主動極限狀態有時候達不到，而被動極限狀態往往難以達到，此時的接觸壓力并不是極限狀態值。工程經驗表明，圍護結構的剛度、內支撐剛度、以及圍護結構的變形形態對土壓力的分布和變化起控制作用。比如：當圍護結構向坑內變形時，坑外表現為主動土壓力；當對內支撐或錨桿施加預應力而導致圍護結構向坑外變形時，坑外表現為被動土壓力等等。因此正常工作狀態下的基坑實際量測的變形、土壓力、支撐軸力等通常與經典理論計算結果不完全一致。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供一種基坑支護設計方法，所述基坑支護包括圍繞基坑的圍護結構以及支撐在圍護結構之間的內支撐，設計方法包括如下步驟：S1，將單位寬度范圍內的圍護結構模擬為沿豎立方向的地基梁，并將該地基梁沿豎向劃分為多個梁單元，將圍護結構兩側的地基土看做多個豎向排列的土彈簧，圍護結構的底部設置豎向支承約束；S2，利用有限元方法進行結構計算，計算圍護結構的變形情況以及土彈簧的彈性支撐力情況，其中，載荷加載方式為隨著向下挖掘，在已開挖區域解除開挖側的土彈簧約束，并在非開挖側施加主動土壓力載荷；S3，根據計算結果，解除受拉的土彈簧約束；S4，再次運算，重復進行步驟S2、步驟S3，多次根據圍護結構變形情況以及土彈簧的彈性支撐力情況調整模型，直到圍護結構的受力狀態滿足要求。

優選地，在步驟S3中，若開挖側出現受拉的土彈簧，需在對應區域的開挖側增加主動土壓力，同時在非開挖側去除主動土壓力。

優選地，當某一區域的土彈簧壓力超過被動土壓力時，解除該區域的土彈簧約束，并施加該區域對應的被動土壓力。

優選地，所述圍護結構為板樁。

優選地，土彈簧剛度系數K的計算公式為：

E_δ是土彈簧的變形模量；

μ是土彈簧的泊松比；

w為與土彈簧豎向間隔以及圍護結構寬度有關的形狀系數。

優選地，土彈簧的變形模量E_δ和土彈簧的泊松比μ是通過壓板實驗獲得的。

優選地，將步驟S4的最終計算結果與采用等值梁法的計算結果進行比較，以便進一步驗證所述基坑支護設計方法的可靠性。