深基坑開挖的有限元模擬與分析.pdf

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1、低溫建筑技術(shù)2011年第5期(總第155期)深基坑開挖的有限元模擬與分析南川，榮曉巍，丁永君，楊進喜，魏雷濤(1．天津大學(xué)建筑工程學(xué)院．天津300072；2．天津中天建都市建筑設(shè)計有限公司．天津300074；3．天津大學(xué)建筑設(shè)計研究院。天津300072J【摘要】針對密集建筑群中的深基坑開挖工程，將基坑、支護結(jié)構(gòu)及周邊建筑物放在一個系統(tǒng)中進行研究。運用大型工程軟件ABAQUS對天津地區(qū)典型工程地質(zhì)條件下，典型深基坑工程環(huán)境中，深基坑開挖的全過程進行了數(shù)值模擬分析，得到了一些對深基坑工程設(shè)計和施工有工程實際意義的結(jié)論?！娟P(guān)鍵詞】深基坑

2、；近鄰建筑物；數(shù)值模擬；沉降I中圖分類號】TU473【文獻標(biāo)識碼】B【文章編號】1001—6864{2011)05—0082—03FITE·ELEM哐NTS肌ATIoNANDANALYSISoFFoUNDATIoNPIIIsNANChuan，RONGXiao—wei，DINGYong-jun一，YANGJin—xi，WEILei—tao(1．CollegeofConstructionEngineering，TianjinUniv．，Tianjin300072，China；2．ZTJUrban&ArchitectureDesignC

3、o．，LTD．，Tianjin300074，China；3．TianjinUniv．ArchitectureDesign&ResearchInstitute，Tianjin300072，China)Abstract：Urbandeepfoundationpitsaregenerallysurroundedwithdensebuildings．thispaperputdeepfoundationpitsbracingstructuresandadjacentstructuresinanintegratesystemtostudy．U

4、nderthetypicalgeologicalconditionsofTianjinarea，usingABAQUStosimulateandanalyzetheconstructionprocessofthedeepfoundationpit．Theconclusionsarevaluableforfoundationpitsengineeringdesign．Keywords：deepfoundationpit；adjacentstructure；numericalsimulation；settlement隨著城市化進程的加

5、快，基坑工程越來越多，越來越表層地下水類型為第四系孔隙潛水、以5—1粉質(zhì)粘土層為深，而基坑圍護的設(shè)計方法還不十分成熟，施工管理不夠規(guī)隔水底板。賦存于第Ⅱ陸相層及以下粉砂、粉土中的地下范，基坑工程事故屢見不鮮。在深基坑工程施工過程中，由水具有微承壓性，為微承壓水。第一微承壓水以5—1粉質(zhì)于忽視對環(huán)境效應(yīng)的研究，不注意合理利用，改造和保護環(huán)粘土層為相對隔水頂板；第二微承壓水以6—3粉質(zhì)粘土層境，使得周邊環(huán)境受到不良影響。尤其在軟土地區(qū)，基坑開為相對隔水頂板；第三微承壓水以8—1粉質(zhì)粘土層為相對挖引起的環(huán)境問題更加突出。如何在日益復(fù)雜的

6、條件下，隔水頂板。盡可能地減小基坑開挖所帶來的環(huán)境效應(yīng)是未來基坑工程該基坑工程擬建地下車庫四層，第一層層高5m，其余三研究面臨的重大課題。層層高分別為5．2、3．2、3．6m。地下車庫室內(nèi)外高差0．6m。1深基坑開挖的有限元模型基坑開挖深度19．4m。根據(jù)工程地質(zhì)、四周場地條件、基坑在基坑工程中，考慮到支護結(jié)構(gòu)的受力，一般不會發(fā)生深度以及地下室情況，維護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，采用半逆塑性變形，所以支護結(jié)構(gòu)一般可按彈性體計算，對于二維平法施工，基坑支護的地下連續(xù)墻和內(nèi)襯墻作為地下車庫的面問題可以選擇四結(jié)點或八結(jié)點二維等參單元。土的力學(xué)

7、外墻。地下連續(xù)墻墻厚為lm，墻長為35m。為控制位移，保模型比較復(fù)雜，根據(jù)計算精確性的不同可采用線彈性模型證基坑圍護結(jié)構(gòu)的整體性，支撐體系采用了5道水平支撐。和非線性彈性模型或彈塑性模型等；也可以同時考慮土的第一道為鋼支撐，標(biāo)高為一I．20m，第二、三、四道支撐采用固結(jié)和變形耦合作用；對于具有流變性的軟弱土層，可采用鋼筋混凝土樓板，標(biāo)高分別為一5．00、一10．20、一13．40m，粘彈性或粘彈塑性模型計算。第五道為鋼筋混凝土支撐，標(biāo)高為一17．0m。2應(yīng)用實例分析2．2有限元分析2．1工程概況2．2．1有限元模擬及參數(shù)選取本工程

8、位于天津市和平區(qū)繁華地帶，整個建筑群包括4采用二維平面模型模擬基坑開挖，土體模型采用修正塔樓。4塔樓與裙房的地下室部分連為一個整體，擬建地下的劍橋模型，考慮支護結(jié)構(gòu)的變形特性，地下連續(xù)墻模型采四層車庫。周圍環(huán)境復(fù)雜，道路交通流量大，工程場地狹用彈性