[發(fā)明專利]一種基坑支護設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810240547.7
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108589736B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉丹娜;殷勝光;邵文澤
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 張超艷;陳英俊

一種基坑支護設(shè)計方法，所述基坑支護包括圍繞基坑的圍護結(jié)構(gòu)以及支撐在圍護結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)支撐，設(shè)計方法包括如下步驟：將單位寬度范圍內(nèi)的圍護結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)兩側(cè)的地基土看做一系列豎向排列的土彈簧，圍護結(jié)構(gòu)的底部設(shè)置豎向支承約束；利用有限元方法進行結(jié)構(gòu)計算，計算支護結(jié)構(gòu)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(qū)域解除開挖側(cè)的土彈簧約束，并在非開挖側(cè)施加主動土壓力載荷；根據(jù)計算結(jié)果，解除受拉的土彈簧約束；再次運算，重復(fù)進行調(diào)整、計算，多次根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)變形情況以及土彈簧的彈性支撐力情況調(diào)整模型，直受力狀態(tài)滿足要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基坑支護設(shè)計方法。

背景技術(shù)

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，地下空間的利用越來越重視，對深基坑圍護結(jié)構(gòu)的要求也越來越嚴格。基坑支護主要是抵擋基坑外側(cè)的土體，因而土壓力的確定將是基坑支護計算的關(guān)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(yīng)用過程中大多假設(shè)土壓力為線性分布。隨著工程建設(shè)的發(fā)展與技術(shù)的進步，對于土壓力的分布和變化規(guī)律有了更迸一步的認識。

在基坑工程中，經(jīng)典土壓力理論計算的結(jié)果是極限值，即達到主動極限狀態(tài)或被動極限狀態(tài)的接觸壓力。當圍護結(jié)構(gòu)處于正常工作狀態(tài)時，主動極限狀態(tài)有時候達不到，而被動極限狀態(tài)往往難以達到，此時的接觸壓力并不是極限狀態(tài)值。工程經(jīng)驗表明，圍護結(jié)構(gòu)的剛度、內(nèi)支撐剛度、以及圍護結(jié)構(gòu)的變形形態(tài)對土壓力的分布和變化起控制作用。比如：當圍護結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)變形時，坑外表現(xiàn)為主動土壓力；當對內(nèi)支撐或錨桿施加預(yù)應(yīng)力而導致圍護結(jié)構(gòu)向坑外變形時，坑外表現(xiàn)為被動土壓力等等。因此正常工作狀態(tài)下的基坑實際量測的變形、土壓力、支撐軸力等通常與經(jīng)典理論計算結(jié)果不完全一致。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上問題，本發(fā)明提供一種基坑支護設(shè)計方法，所述基坑支護包括圍繞基坑的圍護結(jié)構(gòu)以及支撐在圍護結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)支撐，設(shè)計方法包括如下步驟：S1，將單位寬度范圍內(nèi)的圍護結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)兩側(cè)的地基土看做多個豎向排列的土彈簧，圍護結(jié)構(gòu)的底部設(shè)置豎向支承約束；S2，利用有限元方法進行結(jié)構(gòu)計算，計算圍護結(jié)構(gòu)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(qū)域解除開挖側(cè)的土彈簧約束，并在非開挖側(cè)施加主動土壓力載荷；S3，根據(jù)計算結(jié)果，解除受拉的土彈簧約束；S4，再次運算，重復(fù)進行步驟S2、步驟S3，多次根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)變形情況以及土彈簧的彈性支撐力情況調(diào)整模型，直到圍護結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)滿足要求。

優(yōu)選地，在步驟S3中，若開挖側(cè)出現(xiàn)受拉的土彈簧，需在對應(yīng)區(qū)域的開挖側(cè)增加主動土壓力，同時在非開挖側(cè)去除主動土壓力。

優(yōu)選地，當某一區(qū)域的土彈簧壓力超過被動土壓力時，解除該區(qū)域的土彈簧約束，并施加該區(qū)域?qū)?yīng)的被動土壓力。

優(yōu)選地，所述圍護結(jié)構(gòu)為板樁。

優(yōu)選地，土彈簧剛度系數(shù)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(jié)構(gòu)寬度有關(guān)的形狀系數(shù)。

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