交通荷载作用下的深基坑支护结构变形分析

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近年来,随着开通地铁城市的不断增加,基坑开挖的难度也在不断提高,同时也要面对和解决诸多问题。其中深厚软土地层以及深基坑周边上部通过的交通荷载都是影响深基坑变形的重要影响因素。此外地铁基坑修建一般都选址于人流量较多的位置,这就导致深基坑周边的交通荷载对基坑支护结构造成的影响不得不考虑。在软弱土层以及交通荷载的共同作用下,造成基坑周边土体的应力集中,导致支撑、地连墙等结构变形加剧,甚至造成基坑周边管线破裂、建筑物开裂等问题,所以对基坑上部交通荷载的影响展开研究是非常有必要的。本文就杭州萧山某基坑工程为背景,通过FLAC 3D三维分析模拟软件建模,对深基坑支护结构变形和支撑内力变化进行数值模拟分析,结合现场实测数据进行对比分析,验证交通荷载对基坑支护结构的影响,并结合数值模拟和实际数据趋势是否相似来验证模拟数据的有效性和可靠性。目前交通荷载作用下对基坑水平位移方向的影响研究成果并不多,本文结合相关论文成果以及工程经验总结出基坑上部周边交通荷载对水平方向位移的理论-经验公式。同时结合交通荷载的随机性、不稳定性、长期作用的特点,将交通荷载作用形式分为静止荷载和波动简谐荷载,并分别分析在深厚软土地区两种不同交通荷载作用下基坑地下连续墙水平位移、地下连续墙竖向位移,及其支撑轴力大小的变化。通过分析支护结构变形情况,来总结深基坑在交通荷载影响下,对其支撑构件变形程度的影响及内力变化规律:(1)通过对比数值模拟结果与实际数据发现,在深厚软土地区深基坑支撑轴力最大值在第二道支撑位置,并随着开挖的不断进行,轴力也在不断增大。故在对深厚软土地区深基坑支撑设计时要加强对第二道支撑的设计。建议在深基坑第二道支撑处加设其它支撑或伺服支撑,使其能够满足基坑变形要求。(2)通过FLAC 3D三维有限元模拟软件模拟基坑周边地表竖向位移变化,发现模拟结果与实际结果对比趋势相似,这说明数值模拟结果的可靠性。在静止荷载作用下,交通荷载的作用距离越近造成的影响越明显。而波动简谐荷载在不同的角频率下对基坑的影响程度有所不同。(3)地连墙水平位移在静止荷载和波动简谐荷载的作用下,其位移变形量都不大,变化的程度甚至可以忽略;地连墙竖向位移在波动简谐荷载作用下,当角频率为26.5rad/s时,随着交通荷载的作用距离越近,地连墙的水平位移会增大,其支撑轴力也会增大。支撑轴力与静止荷载的作用距离相关,距离越近轴力变化越明显。
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