主体与支护结构结合的水平支撑系统数值分析

目前超深、超大面积的基坑采用主体地下结构与基坑支护结构相结合的型式越来越多.结合具体的工程实例建立了考虑梁板共同作用的水平支撑系统有限元分析模型,分析与地下主体结构相结合的水平支撑的结构内力和变形,并分析了不同边界条件对水平支撑系统内力和变形的影响.     

广州某地下车库基坑与结构联合设计的半逆作法工法的特点分析

结合广州某地下车库基坑与结构联合设计的半逆作法工法设计,介绍了地下停车库主体结构与支护结构相结合设计方案的选择,并阐述了基坑支护体系与地下室外墙、内支撑体系与主体结构的水平纵横梁合用,以及基坑竖向支撑体系与主体结构竖向支撑体系等相结合设计的连接和防水处理方法,实现地下停车库主体结构与基坑支护的统一,对类似工程有参考意义。     

斜抛撑在基坑支护中控制土体应力与结构受力特点研究

深大基坑的开挖支护内支撑体系中,一种斜抛撑的形式被越来越广泛地应用。通过大型通用有限元软件ABAQUS对支撑桩加承台的斜抛撑形式在深大基坑中的应用进行研究分析,并与常规应用的水平撑在深大基坑中的数值模拟结果进行对比,重点分析了基坑开挖过程中周围土体的应力状态与支护结构受力,同时比较两种不同的内支撑体系深大基坑外地表面土体沉降、基坑底部土体隆起及围护桩的水平位移不同变化情况,探讨斜抛撑的支护结构受力机理,并且得出支撑桩加承台的斜抛撑支护体系在控制围护桩水平位移和基坑外地表面土体沉降的优点及控制效果。     

基坑环梁支撑结构的连续破坏模拟及冗余度研究

传统的基坑水平支护设计理论是基于构件进行强度设计,没有考虑大面积复杂基坑支护系统的连续破坏问题,对基坑支护体系冗余度的评价方法及冗余度指标等也缺乏针对性研究。以环梁形式的水平支撑体系为典型,设置了不同的环梁支撑平面布置方案,利用离散元软件PFC,通过FISH语言二次开发定义了钢筋混凝土杆件的破坏准则,实现了局部构件破坏时水平支撑结构体系的连续破坏模拟以及整体破坏荷载确定。在此基础上,进一步提出了一种考虑水平支撑设计荷载的冗余度评价指标,并对有、无角撑支撑体系的冗余度进行了定量分析对比,同时表明此指标可以更为直观地体现水平支撑体系在局部破坏的情况下是否能够继续承担设计荷载而不至于发生连续破坏直至整体破坏,具有更明确的理论与实用意义。针对环梁水平支撑体系的研究还表明,对于要求变形和受力尽量均匀的环梁支撑体系来说,在满足刚度均匀的前提条件下合理增加传力路径来提高冗余度尤为重要,否则,不合理地增加传力路径可能反而造成环梁支撑体系的受力和变形更为不利。建议对重要、复杂的基坑水平支撑体系进行冗余度分析及优化,并在施工过程中对关键构件进行重点监测与保护。     

基于ABAQUS的超高层建筑逆作法施工控制研究

以某高层建筑逆作法项目为研究背景,采用ABAQUS有限元软件对逆作过程进行施工过程的数值模拟分析。对支护结构与主体地下结构相结合的深基坑建立了考虑土、支护结构、水平支撑体系和竖向支承系统共同作用的二维平面有限元模型,采用弹塑性的修正剑桥本构模型模拟基坑开挖过程中土体的非线性特性,分析了地下连续墙水平位移与墙身弯矩随施工过程的变化以及地下连续墙与立柱桩的沉降及其差异沉降。     

超大型环梁支撑深基坑三维有限元分析

大型深基坑支护是当今工程界的热点课题之一,其中环形支撑体系作为独特的支护形式,在某些空间受限的条件下可以发挥其独特的优势.本文以某大型环梁支撑深基坑为例,建立基坑三维有限元模型,对基坑的开挖过程进行数值模拟,分析该工程的环梁支撑体系在开挖过程中的受力、变形情况,研究了基坑环梁支撑体系的受力变形特点,旨在为该类支护结构的应用提供理论分析.同时从力的作用角度,并根据有限元分析结果,提出基坑安全保障建议.     

基于弹性地基梁法的输水涵闸基坑开挖及支护

利用ANSYS有限元分析软件,结合荷载—结构模型理论中的弹性地基梁法,对某水库的输水涵闸基坑及进水井结构进行建模分析,从而得到结构的受力和变形规律分析,考虑涵闸及进水井地下连续墙和底板结构为弹性介质、考虑基坑周围土体为单向受拉土弹簧,运用弹性地基梁理论结合ANSYS有限元分析软件对实际施工工况进行三维有限元数值模拟,研究结果表明利用有限元节点耦合思想模拟基坑下钻孔灌注桩与土的作用,求得进水井地下连续墙体的弯矩和位移,分析结构的应力和变形规律,以检验结构能否满足设计要求,方便快捷地验算了输水涵闸设计的安全可靠性,对类似的工程分析有一定的参考意义。     

基于内撑体系下的地下连续墙全性三维数模分析

文章通过三维模拟和实测对比,分析地下连续墙加水平内支撑的基坑安全性能,得出:围护结构和水平支撑体系的变形是基坑安全程度的重要特征指标。内支撑体系的传力路径明确,各部分相互牵连较少,系统整体稳定性较好,有利于基坑的对称开挖,受基坑土质的影响较小,从受力和稳定性两方面考虑,内支撑体系是基坑支护体系的一个较好选择。     

基坑支护非对称荷载下支撑结构的刚度计算

规范推荐的基坑支撑体系的水平刚度系数计算前提之一是基坑两侧荷载对称,基坑内支撑结构在两侧非对称荷载下,其水平刚度系数和结构内力、变形均与对称荷载条件下不同。支撑结构在两侧不对称荷载下将产生附加变形,从而引起内力重分布,最终达到受力平衡。本文分析基坑的支撑体系在非对称荷载条件下的变形特征,采用迭代计算得到内支撑结构的刚度,并进而求解出基坑支护的内力及变形,并对计算结果进行了讨论,其计算结果与按对称荷载的计算相比更显合理。     

桩锚支护结构深基坑受力变形及稳定性分析

以沈阳地区某桩锚支护结构深基坑工程为研究背景,基于杆系有限元方法对桩锚支护结构的内力进行计算,得到了支护结构的受力变形规律,并对深基坑整体滑动稳定性、抗倾覆稳定性、抗隆起稳定性进行验算。通过现场实测数据分析,总结了砂土地层桩锚支护结构的支护特性与施工要点。研究了桩锚支护结构内力计算与稳定性验算方法,分析了基坑支护结构受力变形规律,总结了深基坑施工方法。研究表明,砂土地层深基坑采用桩锚支护结构具有可行性,可满足基坑的安全性要求;砂土层深基坑开挖引起的变形时间效应不明显,桩顶最大水平位移约0.13%He;锚索张拉锁定后初期预应力损失明显,在锁定后短期内随时间呈指数形式变化;地下室结构防水采用结构自防水、结构外包防水、细部构造防水三种防水措施,经工程应用可满足主体结构的防水要求。     

基坑开挖对邻近隧道纵向位移影响的计算方法

基坑开挖卸荷会对邻近隧道产生影响,因此有必要对隧道的变形进行预测,确保隧道正常运行.针对目前计算模型的分析方法未考虑基坑壁应力卸荷对隧道位移的影响,以及有限元分析过程较为复杂繁琐,提出采用Mindlin解计算基坑壁与坑底卸荷的附加应力.然后将隧道结构视为弹性地基无限长梁,将开挖引起的附加应力施加于隧道结构上,建立隧道结构纵向变形方程,从而得到隧道位移及内力的计算公式.最后,将计算方法与数值模拟算例、工程实测进行对比分析,计算结果与其较为吻合.     

地铁十字换乘车站施工关键技术研究

 随着轨道交通网络逐步形成,地铁枢纽换乘车站日益增多,经常遇到车站埋深增加、已运营车站近旁开挖、结构改建等技术难题。以上海市轨道交通大连路四平路枢纽换乘车站为依托,结合现场已有监测数据,确定各土层的计算参数,采用土体横观各向同性弹塑性模型和薄层单元接触面模型,对车站设计施工中新建车站穿越已建车站两侧基坑开挖、地下封堵墙凿除及换乘段结构受力体系转换等关键技术进行数值模拟。着重比较了运营车站两侧基坑对称开挖与非对称开挖对车站结构的不同作用,研究了换乘段两侧地下封堵墙凿除对运营车站轨道的影响,分析了上述关键工况引起的新、旧车站结构变形和内力变化的规律。研究结果表明,采用对称开挖、对称凿除封堵墙对运营车站结构更为有利。最后提出了对已运营线路和周边环境的保护建议。     

深基坑施工对高架基础的变形影响及控制研究

以上海某下穿高架并紧邻高架基础的地铁车站深基坑为背景,采用简化分析、三维数值模拟及原位监测等手段,对复杂环境下深基坑施工对邻近高架基础的变形影响及变形控制措施进行研究。采用基坑开挖环境影响简化分区图并根据保护对象与基坑的相对位置关系,确定高架桩基的影响类型。根据混凝土结构裂缝控制要求,采用等代荷载法普通梁模型建立由桩身应力控制的桩基及基坑围护结构变形控制指标。通过建立三维整体计算模型,动态预测基坑围护结构及高架桩基的变形性态。主要监测结果与上海地区其他工程的对比分析表明,本工程采取的基坑围护结构及支撑体系调整、坑内地基加固及结构局部逆作等一系列变形控制措施,不但有效控制基坑自身的变形,也有效保护邻近高架基础的安全。     

基坑工程对邻近地铁隧道影响的分析与对策

上海市闸北区大宁商业中心基坑东侧围护体距离已运行地铁隧道的最小净距仅为5.45 m。本文主要介绍了该工程中为控制隧道变形采取的设计技术措施:盆式开挖配合钢管斜坡撑代替大面积支撑、地铁侧坑内被动区采用水泥土搅拌桩加固和遵循时空效应原理的设计开挖工况等。同时针对本工程设计以变形控制为主的特点,采用了三维连续介质有限元法分析了开挖所引起的环境效应,其中土体采用修正剑桥模型模拟。同时采取了不同计算方案对比分析了采用抽条开挖的有效性,为设计和施工提供了有益的参考。     

深圳上软下硬地层中超深基坑的性状分析

深圳地层上部为松散的富水性砂性土与黏性土沉积地层,10 m以下为风化花岗岩地层,在此地层中施工超深基坑需要防止上部松散土层的变形。运用数值模拟方法对深圳地层某超深基坑工程进行模拟分析。数值模拟中把包括地基土体在内的整个围护结构作为一个结构体系。考虑开挖过程、围护结构和土的共同作用、时间等因素的影响,实现对施工逐级开挖、支撑的装拆进行动态模拟,综合分析围护结构的内力、变形及开挖引起的环境效应。数值模拟结果符合实际工程情况和规范要求,得出的结论适用于深圳地区类似基坑工程的变形预测和优化设计。     

由基坑挡墙位移推算地层位移场及其影响

为规避有限单元法分析基坑开挖位移场中存在的参数取值及边界条件不确定带来的计算结果可靠性不足的问题,运用已知或其他可靠方法得到的边界位移,采用间接边界单元法推求基坑开挖位移场及其对邻近地铁隧道的影响。基于平面荷载结构模型计算结果及工程实测结果的可靠性事实,假设在基坑围护挡土墙边界上作用按某种分布规律的虚拟力,同时考虑基坑围护挡土墙的位移边界条件。分析结果表明利用平面计算或监测的可靠数据推算基坑周边位移场是一个可靠途径;而且在一般的计算机上就可以分析一些大型基坑开挖引起的土层位移场及其对邻近建筑的影响,尤其该方法满足了邻近运营中地铁位移动态预测的高准确性要求,采用该方法具有快速、实用简便、准确等特点,因此具有广泛的工程应用前景。     

开挖方案对紧邻地铁深基坑施工风险影响分析

以上海地区某紧邻地铁枢纽的超深基坑作为分析对象,着重讨论不同开挖方案对紧邻地铁的超深基坑施工风险的影响,以土体和支护墙体的位移以及基坑稳定性等作为考察的主要指标。采用模糊综合评判法对该基坑工程进行施工风险分析,并将基坑自身风险和周边的环境风险作为整体来考虑,从风险定量的方面来比较不同开挖方案的差异。分析结果表明,对于复杂的基坑工程,选择合理的开挖方案非常重要,可以明显地降低施工风险。     

探讨土体加固在基坑工程中的重要性

在软土地区进行基坑开挖易造成临近结构物变形过大的状况,工程上往往采用土体加固措施以满足设计要求.以某开挖基坑为对象,建立有限元模型,分工况进行数值分析,针对有无土体加固两种情况进行基坑开挖分析,对临近结构物变形、周围土体变形以及基坑自身变形进行分析比较.结果表明:对基坑周围部分土体进行加固可以明显减弱基坑开挖的影响,将变形控制在工程允许范围内.通过比较分析明确了土体加固在基坑设计时的重要性,为以后的工程设计提供了合理的参考方案.     

基坑开挖对地下管线工作性状影响的数值分析

为研究基坑开挖对于地下管线工作性状的影响,进而为管道安全评估与防护提供参考依据,利用Plaxis 3D Tunnel 建立基坑开挖中的土体与地下管线相互作用的有限元模拟模型。对土体采用Hardening-Soil 模型,对管线及基坑支护结构与土之间均采用接触面单元,对不同管道数量和位置以及施工步骤、基坑尺寸对地下管线水平位移、竖向位移和内力的影响进行了大量的参数分析。结果表明在基坑支护结构、管线与土体相互作用下,墙背管线位移随基坑尺寸增大而增大,但其分布形态不变;管道距离地下连续墙越近,管道的位移则越大,而地面位移越小;管道数量越多,管道位移与墙背土体位移均越小;管线内力与变形与基坑开挖特性参数之间的关系是非线性的。     

Prediction of tunnel displacement induced by adjacent excavation in soft soil

Deep excavation may have impact on the adjacent tunnels. The interaction between new excavations and existing tunnels has been increasingly serious with the rapid development of underground space and metro system in urban area. It hence creates a high necessity to predict tunnel displacement induced by nearby excavation to ensure the safety of tunnel. In this paper, a semi-analytical method to evaluate the heave of underlying tunnel induced by adjacent excavation is presented and verified by field measurement results. The influence of excavation and the resistance of tunnel are obtained based on Boussinesq’s and Mindlin’s solutions, respectively. Then the soil–tunnel interaction behavior is analyzed based on the displacement coupling condition by assuming the tunnel as an elastic beam. A visco-elastoplastic model (VEP model) is employed to simulate the rheologic deformation of soil. The behavior of the tunnel underneath excavation is studied by the new method to discuss the influence of different factors, including excavation area, relative distance and construction procedure. Results of case studies show a good agreement between prediction and measurements.