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基坑支护设计三种方法和优化设计方法介绍

324 2021-03-30 13:04:37

目前,基坑支护设计方法有三种,一是常规设计方法,也称为极限平衡法或压力图形法。属于这种方法的有自由端法和固定端法,这两种方法在西方发达国家用得较为普遍。此外还有一些方法,但应用较少。用常规设计方法一般只能计算出内力,难以计算出支护结构的变形。

第二种方法是弹性地基梁法,也称为梁柱方法,它是把支护桩墙当做弹性地基上的梁来处理。

第三种方法为有限元法,其被认为是最有前景的计算方法。


总体来看,常规设计方法对一些问题的计算不够理想,有限元法计算比较复杂,弹性地基梁数值法较为实用。


因此,应在弹性地基梁数值方法基础上作些发展和完善,以解决一些更为复杂的问题,使其发展成为一个能较好地解决工程实际问题的简便实用方法。


基坑工程优化设计方法概述


围绕基坑工程优化问题,工程技术和研究人员开展了大量的研究工作,提出了许多优化设计方法,如Monte Carlo随机模拟方法、数值计算方法(如有限元)、现代工程数学方法(如模糊数学、灰色理论)、反分析方法、计算机辅助设计方法(如专家系统、智能软件包)、系统工程优化设计方法(如层次,分析法)等,且已逐渐将这些方法应用至基坑工程实践中。如郭方胜、刘祖德根据长江一级阶地的工程地质和水文地质特点构造层次结构模型,采用层次分析方法建立起深基坑支护系统方案的评价体系,通过武汉国贸大厦基坑支护方案的优选来介绍层次分析法在深基坑支护系统方案优选中的应用,将反分析方法应用于基坑工程中等等。

近年来,国内众多单位和学者采用计算机辅助设计的方法进行优化设计,如中航勘察设计院秦四清、同济大学杨敏等人推出的软件包。文献以SAP91软件和优化算法软件包 OPB-1为基础,通过编制数据转换程序DT和优化建模程序OPM,实现面向桩-土相互作用的深基坑双排桩支护结构优化设计;此外,文献采用惩罚函数法对单排锚拉灌注桩基坑围护结构进行优化设计;文献采用强度、变形及成本控制的多目标函数随机搜索最佳方案的整体优化设计方法,对二维非线性岩土工程专业版有限元程序NCA P2D进行了大量的修改、补充和完善,形成了深基坑工程变形控制优化设计及其有限元数值模拟系统SDCDE- FEM;文献运用模糊数学原理对深基坑支护方案进行优选;文献从系统工程角度出发研究基坑工程的优化。