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岩土研究院

钢支撑代替混凝土支撑的可行性

323 2021-07-14 15:29:15

工程实践中并不能百分百按照图纸中施工,例如在本文的工程中就遇到这样的工程问题,施工方因某些工艺需求提出将部分第一层钢筋混凝土支撑换成钢支撑的方案。使用 PLAXIS 软件模拟该工况,来论证该方案的可行性。

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由图 5.2(a)可知,两种支撑组合下,地连墙水平位移最大值都出现在基坑 1/2深度处,并且在开挖过程中变化曲线都呈现出中部大顶部与底部小的弓型曲线;全钢支撑组合较之非全钢组合的最终水平位移会略有减小。

由图 5.2(b)可知,两种组合的地连墙弯矩峰值都在-5m 和-11m米附近,因为该处有第二、三道钢支撑,轴力最大且受力集中。全钢支撑组合下,地连墙弯矩会增大,第一层支撑所在处较为明显。

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从图 5.3 可以看出,当第一层支撑为钢筋混凝土支撑时,其先是处于受拉状态然后进入受压状态。当换成钢支撑时,能发现第一步到第二步期间,其压力值是在减小。由此可以推断,钢支撑压力值减小是受拉状态抵消了一部分预加轴力所致。由图 5.4 可以看出,钢支撑施加预加轴力可以显著减小地连墙水平位移。

PLAXIS 软件可以对开挖每一步过程进行安全性分析,通过模拟全钢支撑组合下基坑开挖,可以得到每一步的 Fs 值都是大于1的,也就是说周边土体变形、结构变形及内力变化都是处于安全范围内。

通过模拟计算可以得出结论∶

(1)用钢支撑代替混凝土支撑,地连墙顶部弯矩增大约 2.1%,水平位移减小了1.7%,变化值均在可接受范围内,可以替换。

(2)就制作模板、搭设脚手架等程序而言,钢支撑效率更高,因此在施工过程中,在调整位置,预留空间的基础上使用钢支撑,对整个施工进程的推进大有裨益。

(3)因为钢支撑安装要求高,尤其是第一层安装钢支撑时,一定要施加足够的预加轴力,否则基坑开挖初期,围护结构有向基坑外侧偏移趋势会使支撑产生脱落危险。

(4)钢支撑的预加轴力作用下,支撑与围护体能够紧密贴合。第一道支撑预加轴力,能够显著减缓所在位置冠梁向基坑内变形的趋势。