有限元法在多支点排桩深基坑围护结构中的应用以杭州地铁一号线试验段秋涛路乍站基坑工程为例,借鉴大型通用软件 ANsYs,采纳弹性地基梁杆系有限元法对其围护结构的工程性状进行了讨论,并与现场实测资料进行对比,最后分析了围护结构变形的主要影响因素。 当基坑开挖比较深时,为了减少围护结构的受力和变形可以设置多层支撑。目前对多撑式围护结构的计算方法很多,但能真实反映围护结构受力和变形情况的很少。随着电子计算技术的飞速进展,有限元法在复杂结构分析中取得了飞速进展,作为目前功能最强、适用性最广的数值计算方法,在岩土结构中也有广泛的应用。本文运用大型通用软件 ANsYs,借鉴目前运用比较广泛的弹性地基梁杆系有限元法,对基坑开挖各个工况进行数值模拟,分析围护结构的受力和变形。 1 弹性地基梁杆系有限元法概述 与一般的有限元分析方法一样,杆系有限元法也要经历一个结构离散、形成单元刚度矩阵、单元刚度矩阵集成总刚度矩阵、利用平衡方程求得节点位移的这样一个过程。把挡土结构沿竖向划分为有限个单元,考虑到计算精度,一般每隔 1~2m 划分为一个单元。为了计算简便,挡土结构的截面、荷载突变处、弹性地基基床系数变化段以及支撑或锚杆的作用点处,均作结点处理。 为了正确计入施工因素,必须考虑挡土结构在支撑架设及随主体结构施工而逐渐撤去时由于支撑点位置、主体结构的本身条件而对挡土结构的位移、内力产生的影响,即在支撑结点处应对位移进行修正。 2 工程概况 该基坑为杭州市地铁一号线试验段秋涛路车站,该车站为地下双层岛式车站,车站总长 259.6m,车站宽度 18.9m。整个车站建筑物主体由车站主体、出人口及风道口 3 部分组成。出人口共 6 个,位于车站南北两侧,车站设有 2 座风道,分别位于车站两端;该车站横跨城市主干道秋涛路,加之周围建筑及地下管道密集,施工环境复杂。整个车站在秋涛路处划分为东、西区,东西区分别施工。 基坑东区主体开挖深度约 16.1m,基坑底部坐落在砂质粉土及砂质粉土夹粉砂层,地下水位埋深约0.85m~3.45m。围护结构采纳 Ø1000@750 钻孔咬和灌注桩加钢支撑的形式,采纳 5 道钢支撑,钢支撑外径为 609mm,壁厚为 16mm,钢支撑的水平间距为 3m,并按设计轴力的 50%对钢支撑施加预加轴力。基坑典型围护剖面如图 1 所示。 3 计算模型及主要参数选取 基坑整个开挖过程叮分为开挖和架设钢支撑及施加预加轴力两大_[况,其各自开挖阶段和架设...