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地下连续墙分析方法

323 2021-07-13 15:40:38

地下连续墙技术从开始应用到现在已有将近百年的时间,随着在实际工程应用中对地下连续墙技术的研究总结,地下连续墙的分析方法较之前也有了很大的进步,主要经历了古典法、有限元法两个阶段。

古典法

古典法往往又被称为荷载结构法,它大体上是指作用在墙体上的水、土压力不受现场施工环境的影响,并且墙体所受的水、土压力已经算出,无论墙体变形如何、支撑受力如何,都不会对其收到的水、土压力产生影响 。其计算先骤一般为∶ ①给定合理的假设条件,计算出地连墙的入土深度;②使用经典土体侧压力计算理论(如库仑土压力理论、朗肯土压力理论等),确定出作用在地下连续墙上土体侧压力的大小和分布;③确定出作用在地下连续墙上的其他外部作用(水压力、自身重力)的大小和分布; ④根据材料力学、结构力学等方法得到墙体的内力,并进行截面验算。

古典法计算往往需要对荷载、边界条件进行一定的简化和假设,造成计算得到的结构内力与结构实际情况有一定的出入,但是该方法理论分析明确,图表简单易懂,在结构受力的估算分析,尤其是在定性分析上具有明显的优点。常用的古典法包括太沙基法、弹性线法、自由端法等。

有限元法

关于有限元法(Finite Element Method)的研究最早可以追溯到20 世纪 40 年代。其基本思路是将结构的连续求解域离散成有限个子域的组合,以每个子域假设的方程近似表示完整求解域中的未知变量,根据相邻子域边界方程具有相同解的条件,从而将最初的无限自由度问题转化为有限个自由度问题。有限元法通过这种"离散逼近"的方式对复杂问题进行求解,是一种可以高效率求解各类微分方程数值解的数值分析方法【19】。

在经历了 70 年发展之后,有限元法的基本原理和应用技术己日趋完善。目前有限元法常常应用于实际工程中进行数值模拟,有限元法大大丰富了地下连续墙技术的分析方法∶ 

①将以前对工程的的力学平面分析转化为三维立体分析;

②在实际工程中更多的影响因素得到了考虑,如施工工序、地基土与基础的相互作用、土体加固等;

③将现场由试验获得的实际土体参数带入到模型中,进一步增加了数值模拟的可靠性;

④除了用于分析地下连续墙自身的工作性能,也可以分析结构对周边土体、建筑的影响。

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