深基坑支护结构分析
软件采用弹塑性共同变形法或弹性支点法(中国建筑基坑规范JGJ 120-2012)对基坑支护结构进行分析,统称弹性法。作用在结构上的荷载与结构自身的变形相关,从而能更加真实的模拟结构的变形及作用在其上的土压力,并据此做出更加经济合理的设计。软件考虑了施工过程对结构的影响,例如支护结构的分期施工可以通过建立不同的工况阶段来实现,这样便能更好的模拟施工过程中结构变形的逐步发展以及锚杆、锚索的应力变化和补张拉,从而便能更好的模拟基坑支护结构。
弹性法要求设置土的水平反力系数 (水平反力系数也称水平抗力弹模或水平反力系数)的计算方法。根据选择的计算方法不同,水平反力系数可以是线性的或者非线性的。
软件同样也可以验算锚拉式结构的内部稳定性。
实际分析中采用平面杆系有限单元法来计算变形。计算出每一个节点的位移,内力和水平反力系数。
结构划分为有限单元时将满足以下条件:
- 首先,结构的所有拓扑点(起始点,终点,锚杆位置点,岩土材料突变点,横截面参数改变点)都将作为有限单元的节点,
- 其次,根据已分出的各个部分,软件将自动计算余下节点的位置,使得所有的单元都拥有近似的尺寸。
每个单元都被指定一个相应水平反力系数值 - 将其视作为Winkler(文克尔)弹性地基。支座放置在已经变形的结构上 - 每个支座代表一个作用在桩墙上的被动位移。
在添加锚杆和对锚杆进行补张拉的阶段,预应力锚杆都被视为作用力(见下图Ⅰ)。在该锚杆的其他阶段,锚杆被视为一个具有弹性刚度k的作用力(见下图Ⅱ)。
预应力锚杆计算模型
非预应力锚杆在所有工况阶段中都被视为弹簧。锚杆受力由结构变形和锚杆刚度计算得到:
非预应力锚杆计算模型
由于变形引起的锚杆锚固力由下式确定:
其中: | v | - | 锚杆间的水平距离 |
Δw | - | 锚固点处的变形增量 | |
E | - | 锚杆的杨氏弹性模量 | |
A | - | 锚杆截面面积 | |
l | - | 锚杆长度 | |
k | - | 锚杆刚度 | |
α | - | 锚杆倾斜角度 |
参考文献:
Hurych, P.: Metoda zavislych tlaku. Sbornik konference "Automatizacia projektovania", Vysoke Tatry, 1978.