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基坑支护结构内力与变形研究

摘 要:随着建筑业的不断进步与发展,我国住建部对建筑的安全规定也越来越严格,同时我国的建筑方向学者对建筑基坑支护结构内力和变形的研究也不断的加强,本文首先分析了目前我国的深基坑支护结构内力与变形的研究现状,然后提出了目前研究过程中存在的一些问题,然后针对这些问题,提出了未来基坑支护结构内力与变形的发展方向,为今后的研究指明了方向。 
关键词:深基坑支护结构;内力变形;发展方向 
  一、基坑支护结构的简介 
  根据建筑物的要求以及建筑物所在的地理位置,地下土质的区别建筑物的基坑分为好多类型,本文主要介绍深基坑,一般情况下,根据开挖的深度,挖土的深度在4--6米之间时为稍深基坑,挖土深度在6--13米时为中深基坑,挖土深度在13--18米时为颇深基坑,18--23米的为甚深基坑,大于23--30米以上的基坑为特深基坑,大于30米的基坑为超深基坑。主要出现在建筑物为超高建筑或沿海的地质条件不好的地区,支护结构主要指的是:用于支护岩石或土壤坡度的支撑结构,主要有:挡土板、挡土墙、桩、柱、锚杆等。为了施工过程中的安全,我们必须对支护结构的内力以及变形进行时时的监测,这是保证施工安全的重要保障,近几年专业的施工技术在 这方面的研究也取得了很大的成果。 
  二、支护结构与土(岩石)体之间的作用力 
  (一)土压力,土压力的产生主要是由支护结构与基坑壁的土之间的相互作用,这个作用力需要在土石方工程设计中要慎重的考虑,在实际的施工准备的过程中,技术人员往往只考虑了该作用力的被动的、静态作用力,实际的工程施工过程中,由于坑壁往往会堆积建筑材料或者部分的活荷载,导致基坑塌方,这是计算土压力人员要特备注意的地方。 
  (二)接触力,实际的工程支护结构实施时,往往部分支护结构与坑壁之间的力不是连续不断的,这样在实际监测的过程中难免会出现误差,因此就会对施工材料资源造成不合理的利用,严重的还会出现安全事故。因此我们在实际的分析中可以采用接触力学分析法与数值分析法相结合,准确的监测出任何时刻的作用力大小。 
  三、内力与变形的计算方法 
  基坑工程是一个比较系统要求比较高的工程,一般的分析方法不能够全面的分析所有的因素对基坑工程造成的综合效用,目前来说比较先进的方法为有限元方法,把整个的基坑视为一个空间结构体系,综合分析各种影响因素比如:开挖的方式、进度、支护结构的选择等等,最后在进行支护结构的内力与变形的分析,该方法分成了单元,土体还可以使用相对应的本构模型。 
  平面有限元,该方法把竖直面与水平面分开,分别把影响基坑的因素离散成有限元单元,再根据施工的工况进行模拟地基的应力、应变与位移状态,其求解的过程和一般弹性力学有限元方法相似,而水平面分析的主要分析水平的撑锚体系,把竖直面分析所得的支撑反力当做外荷载,并把支点位移当作边界条件来进行计算。 
  四、基坑支护结构的内力与变形研究 
  基坑的支护结构是一个不断变化的工程,随着开挖深度的不断变化,支护结构也在不断的巩固加深,各种新的构件不断的加入,这种变形体系的力学问题我们只考虑一个状态进行分析,并且与进行分析每次开挖的增加的结果,这两个分析结果存在着一定的差距,因此不难看出,基坑的支护结构与挖坑深度是一个不断变化的动态复杂的系统工程,开挖深度与支护结构之间的相互作用存在着相互的影响,而且二者额的赢像也在时刻的变化着,因此对内力与变形的研究监测就必须的不断完善设计方案。 
  把超静定问题转化成静定问题的极限平衡法不能够全面的考虑变形对土压力的影响,弹性地基础梁法只不过是对平衡法进行了稍加的改进但是从根本上还是没有解决该问题,根本的原因就是两种方法没能够把 支护结构与坑壁环境视为一个整体进行系统的研究,不能够正确的反映土体与支护结构之间的相互作用,更没有考虑前文提到的基坑整体空间系统的概念。 
  五、基坑支护结构内力与变形研究大发展方向 
  (一)从前文的研究分析可以看出基坑支护结构的内力与变形是一个空间的三维整体效应,因此在今后的研究中我们必须把基坑的支护结构与周围的岩土体视为一个整体系统性研究,必须用到三维的计算方法进行研究,同时随着城市基础设施建筑群体的不断增多,必须考虑的就是基坑的支护结构对周围建物的影响。 
  (二)对深基坑支护结构内力和变形三维系统的监测方法与计算参数非线性反演方法进行研究。对基坑支护结构的内力与变形实施动态时刻的检测,及时的收集分析土体的信息,通过反演方法及时的进行计算监测方法的修正,改进新方法进行预测下一时刻施工的状况,做到动态施工,及时的掌握下一时刻可能出现的情况,及早的做好支护防御措施,可见实施测三维动态监测是今后研究的重要方向。 
  参考文献: 
  [1] 付文光,杨志银.基坑深度分级及不同深级支护技术适用性的探讨[J].岩土工程学报,2010,32(增刊1):99―1O3. 
  [2] 丁翠红,周玲.深基坑支护结构上的土压力分布问题研究现状探讨[J].浙江工业大学学报,2009;37(1):64―68.
  [3]王晓楠,王建良. 深基坑支护结构内力与变形研究进展[J]. 科学技术与工 程,2012,21:5242-5248

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