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岩土研究院

悬臂式围护结构的设计计算理论

335 2021-10-12 10:46:39

悬臂式围护结构计算理论

目前悬臂式围护结构的计算理论,因考虑因素和假定条件的不同,也就有多种方法,大致上可分为四类,见表4.2-1。在表4.2-1的四类计算方法中,第一类最为简单而近似,而第

四类则比较精确,但计算复杂并有待于进一步发展。

以下分别阐述各类方法的计算原理;

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1.静力平衡法

古典板桩计算理论认为。悬臂式围护结构在主动土压力作用下.将趋于绕围护结构上的某一点发生转动。从而使士压力的分布发生变化。在图4.2-1的支点 b处。围护结构背面承受的土压力由主动土压力转到被动土压力,而前面承受的土压力则由被动土压力转到主动土压力。在计算b 点以下的主动及被动土压力时,可方便地把该点以上的土体当作超载来考虑。假定围护结构底端不承受弯矩和剪力,即可由静力平衡条件,通过求解插入深度的四次方程得到围护结构旋转点的位置、插入深度及内力。


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2.杆系有限单元法

杆系有限单元法将围护结构离散成若干个有限单元,基坑底面以上的围护结构采用梁单元,基坑底面以下部分的围护结构采用弹性地基梁单元,支撑为弹性支承杆单元,荷载为主动土压力和水压力。然后按照常规杆系有限单元法的方法即可求得各结点的位移和各单元的结点力。

3.共同变形法

共同变形法即墙体在一定的土压力作用下发生变形.这变形又反过来影响土压力的分布。日本的森重龙马提出了墙体变位对土压力产生增减的计算方法。这种方法认为墙体在基坑开挖前两侧所受的土压力为静止土压力 P。,第一次开挖结束后,开挖侧的土压力为

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4.考虑土体介质的有限单元法

由于基坑开挖工程的复杂性以及有限元分析方法的广泛适用性,许多学者都采用了有限元法来分析基坑开挖问题。采用有限元法可获得整个地基的位移场和应力场随基坑开挖的变化过程,由此可得出围护结构的内力、变形以及基坑周围地表沉降量等,因此越来越多的人们采用有限元法分析基坑问题。过去多按二维平面问题求解。目前巴开始采用三维有限元来考虑基坑开挖的空间效应。另外。基坑开挖的时间效应也引起了人们的重视。

虽然采用有限元法分析基坑向题可获得大量的数据。但由于基坑工程的复杂性和土体材料本构关系的不确定性,目前采用有限元法分析基坑问题还很难获得满意的结果,其计算精度有待于进一步提高。