当前位置: 首页 > >

地铁车站基坑开挖有限元模拟及与监测数据的对比分析_论文

发布时间:

cOnSTRUCTIOn SAFETY  建筑盔金 2018年第10期  基坑施工安全  地铁 车站基坑 开挖有 限元模 拟  及 与监 测数 据 的对 比分 析  张 *  (中 铁 十 六 局 集 团 第 二 工 程 有 限 公 司 。  天 津 30001 1)  【摘 要】天津地区的地下水位较 高,地铁基坑开挖必然需要降水 ,因此 同时考虑基坑开挖及  降水 的 三维 有 限元耦 合 分 析 才 能 与 实际相 符 。文章 以 某车 站基 坑 为 背景 ,借 助 大型 有 限元 软 件  MIDAS GTS NX 分析研 究 了基 坑 围护 结构 自身及 周边 土体 的 变形规 律 ,并 通过 与 实际监 测数 据  的对 比分 析 ,说 明三 维有 限元耦 合分 析 的合理 性 与 实用性 ,可供参 考 。  【关键 词 】基 坑 有 限元 三 维耦 合 监 测数据  【中图分 类号 】U231.3  【文献标志码 】B  1.工 程 概 况  某 车 站 为 地 下 2层 岛 式 车 站 ,主 体 结 构 长  153.6 m,结 构宽 度 37.6~39.8 m。标 准段 基坑 深度  16.9 m,端头 井基 坑深 度 18.80-19.3 m;车 站施 工采  用 明挖顺 做 法 。  基 坑 围 护采 用 地 连墙 +内支 撑 的支 护形 式 +临  时 立柱 ,墙厚 0.8 m,标 准段 地连 墙 长度 29.31 rrl,端  头 井地 连墙 长度 31.41 m。基坑 沿 竖 向设 置 3道 钢  筋 混凝 土支 撑 。第 1道 撑 尺寸 :800 minx800 rain、横  向撑 于 800 mmxlO00 113.111冠梁上 ,竖 向撑在 600 mmx  600 mm 联 系 梁 上 ;第 2、3道 撑 尺 寸 :1100 mmX  110o mm,横 向撑 于 1200 mmx1100 mm 围檩 上 ;竖  向撑 于 600 mmx600 mm 的联 系 梁 上 。 立 柱 采 用  500 mmx500 mm格 构 柱 ,柱 下 +12oo mm 灌 注 桩  基 础 。  2.三维 有 限元模 拟  根据 一般 工程 经验 ,基坑 开挖 影 响 范 围为基 坑  开 挖 深度 的 3倍 以上 ,综 合考 虑基 坑 开挖 规 模及 降  水 影 响 ,本 工 程 三维 模 型 的尺 寸 确定 为 宽 180 m、  长 290 m、深 62 m。  2.1  本 构模 型及 土工参 数  土 体采 用 较 为 常 用 的摩 尔 一库 伦 本 构 模 型 ,内  支 撑 、围 檩 、联 系 梁 及 立 柱 采 用 梁 单 元 模 拟 ,地 连  墙 采用 板 单 元 模 拟 。地 连 墙 及 土 体 之 间 采 用 接触  单 元模 拟 结 构 与 土 体之 间 的相 互 作 用 ,并 通 过设  置 接触 单 元 中渗 透 系数 为 0来 模 拟 地 连墙 的 止水  作 用 D-2]。  根据 勘 察报 告 、降 水试 验及 天 津地 区土层 相关  文 献 [3],综 合 确定 各 土 层 的 参 数 ,并 依 据设 计 文 件  确 定地 连 墙 结构 弹 性模 量 为 31500 MPa,支撑 的弹  性 模量 为 3o0o0 MPa,混 凝 土 的重 度 取 25 kN/m。。  格 构柱 弹性 模量 为 210 GPa,重 度 为 78.5 kN/m 。场  地 内地 下水 埋深 1.0 m。  2.2 模 拟 工 况  该 模 型工 况分 11个 阶段 :第一 阶段 为 初始 参  流 阶段 ,得 到 初 始 条 件下 的孔 隙水 压 力 ;第 2阶段  为 初 始 地 应力 阶段 ,得 到土 体 自重 应 力 ;第 3阶段  为 地 连 墙 及 立 柱施 工 ,并 对 其 产 生 的位 * 行 清  [作者简介] 张 * (1976一),男 ,天津人 ,本科 ,工程师 ,从事工程项 目管理 。  45  cOnSTRUCTIOn SAFETY  建筑 金 2018年第10期  基坑施工安全  零 ;第 4阶段 为第 1次 降 水 至一2.5 m;第 5阶段 为  第 1次 开挖 ,并 架设 冠 梁 及第 l道 混凝 土支撑 ;第  6阶段 为第 2次降 水 至第 2道 支撑 底 一8.1 I11;第 7  阶段 为第 2次 开挖 并 架 设 第 2道 腰 梁 及混 凝 土 支  撑 ;第 8阶段 为第 3次 降水至第 3道支撑 底一l3.6 tn;  第 9阶段 为第 3次 开挖 并架 设第 3道腰 梁 及 支撑 ;  第 l0阶段 为 第 4次 降 水至 坑 底 以下 ll1l;第 1 1阶  段 为第 4次 开挖 至坑 底 。  2.3  模 拟 结 果  通 过有 限元 模 拟得 到 周边 地表 沉 降 、地 连 墙 深  层 水 * 位移 、墙 顶 位 移 、立 柱 竖 向位 移 和 支 撑 轴 力  等 的计 算结 果[4。  2.3.1  地 表沉 降  开 挖完 成后 地表 沉 降计 算结 果 如 图 l所示 ,出  现 了明 显 的沉 降 槽 ,深 色 区域 为沉 降较 大 区域 ,地  连墙 顶 呈隆起 状 态 ,基坑 边 沿 附* 土 体沉 降较 小 ,  随 着远 离基 坑边 沿 土体 沉 降逐 渐增 大 ,在距 离 基 坑  12 m左 右时 达到 最大 ,之 后逐 渐减 小 。  道 凝 土 支撑最 大 轴 力约 3758 kN,  对撑 位 置  2-3-4 立 柱 竖 向位 移计算 结  开 挖 完 成后  柱  向位 移 汁 算结 果 如 图 2所  示 ,开挖 完成 后立 柱 顶 部最大 隆起  5.3 111一 。  图 2 开 挖 完 成 后 立 柱 竖 向位 移 云 图 


相关推荐


友情链接: