許美

摘 要：本文以某非對(duì)稱荷載條件下基坑為例，對(duì)比分析四種不同布置形式的內(nèi)支撐的內(nèi)力和變形，確定此類基坑較為合理的內(nèi)支撐布置形式。結(jié)果表明，非對(duì)稱荷載條件下基坑支護(hù)選擇圓環(huán)內(nèi)支撐體系是科學(xué)合理的，圓環(huán)內(nèi)支撐對(duì)變形的控制十分有效；合理布置連桿及角撐可以大幅降低非對(duì)稱荷載對(duì)內(nèi)支撐內(nèi)力變形的不利影響。

關(guān)鍵詞：非對(duì)稱荷載；內(nèi)支撐；連桿；角撐；內(nèi)力變形

中圖分類號(hào)：TU4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2018）9-0054-02

1引言

在進(jìn)行基坑內(nèi)支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，往往需要在綜合考慮具體基坑工程的特點(diǎn)、工程地質(zhì)條件及周邊環(huán)境等要素的基礎(chǔ)上提出若干個(gè)較為合理的內(nèi)支撐類型和布置方案，再通過(guò)對(duì)各個(gè)方案的研究和分析，找到最為合理的內(nèi)支撐類型和布置形式。[1-2]由于非對(duì)稱荷載的存在，本基坑內(nèi)支撐在空間上勢(shì)必會(huì)受到差異化荷載的作用。在基坑設(shè)計(jì)時(shí)，合理的內(nèi)支撐形式和布置方式可以很大程度上降低非對(duì)稱荷載對(duì)內(nèi)支撐體系的影響，使其內(nèi)力變形得到有效控制。

2工程概況

由于本基坑處于山坡地段，自然地形導(dǎo)致其受非對(duì)稱荷載作用。具體荷載分布詳見(jiàn)表1。

3模型建立

本基坑內(nèi)支撐模型的材料類型共有5種，它們的具體參數(shù)詳見(jiàn)表2。內(nèi)支撐模型中節(jié)點(diǎn)共有96個(gè)，單元總數(shù)共計(jì)178個(gè)，具體可分為圍檁（編號(hào)為E1-E41）、圓環(huán)支撐（E42-E73）、主桁架支撐（E74-E144，E163-E178）及連桿（E145-E162）。

建立四種不同布置形式的內(nèi)支撐：圖2所示的為第一種內(nèi)支撐布置形式；圖3所示的為第二種內(nèi)支撐布置形式，該內(nèi)支撐體系中不設(shè)置角撐；圖4所示的為第三種內(nèi)支撐布置形式，該內(nèi)支撐體系中不設(shè)置連桿；圖5所示的為第四種內(nèi)支撐布置形式，該內(nèi)支撐體系為對(duì)撐。

4計(jì)算分析

經(jīng)計(jì)算得到內(nèi)支撐各桿件的內(nèi)力及各節(jié)點(diǎn)的位移，對(duì)計(jì)算結(jié)果信息進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，得到了四種內(nèi)支撐布置形式下的桿件內(nèi)力最大值和節(jié)點(diǎn)位移最大值，詳見(jiàn)表3。另有四種內(nèi)支撐布置形式下桿件節(jié)點(diǎn)位移如下圖6，其桿件內(nèi)力圖由于篇幅所限不再羅列。由表3可知：第一種布置形式的內(nèi)支撐的節(jié)點(diǎn)最大位移為4mm，而第四種布置形式的內(nèi)支撐的節(jié)點(diǎn)最大位移為12.5mm，其節(jié)點(diǎn)最大位移比前三種布置形式的內(nèi)支撐的最大節(jié)點(diǎn)位移大，說(shuō)明在約束基坑變形方面，圓環(huán)內(nèi)支撐的剛度大于對(duì)撐的剛度，可以有效地控制基坑變形。對(duì)比第一種和第二種布置形式的內(nèi)支撐，雖然第二種內(nèi)支撐的最大節(jié)點(diǎn)位移比第一種內(nèi)支撐稍大，但其桿件的最大彎矩和最大軸力均比第一種內(nèi)支撐大。對(duì)比分析第一種與第三種內(nèi)支撐，雖第三種內(nèi)支撐桿件的最大內(nèi)力較小，但其節(jié)點(diǎn)最大位移達(dá)到11mm，其剛度較小，不利于基坑變形的約束。

與后三種布置形式的內(nèi)支撐相比，第一種內(nèi)支撐的內(nèi)力分布均勻，桿件間內(nèi)力懸殊較小，且第一種內(nèi)支撐的整體剛度較大，內(nèi)支撐各節(jié)點(diǎn)位移較小，內(nèi)支撐變形較小。5選型分析

一般來(lái)說(shuō)，圓環(huán)內(nèi)支撐體系很少運(yùn)用于偏壓狀態(tài)下的深基坑工程中。這主要是由圓環(huán)內(nèi)支撐自身受力變形特征所決定的，即圓環(huán)內(nèi)支撐受力均勻性要求高，對(duì)基坑土方施工單位的管理與技術(shù)能力要求高，而偏壓狀態(tài)下的圓環(huán)內(nèi)支撐各受力桿件的內(nèi)力分布不均勻，變形差異較大。但是，圓環(huán)內(nèi)支撐在均勻圍壓下受力變形合理，可以充分發(fā)揮混凝土的抗壓性能，剛度大，可以有效控制由于基坑開挖所導(dǎo)致的基坑變形。其次，圓環(huán)內(nèi)支撐的無(wú)支撐面積大，出土空間大，可以大幅度提高基坑土方的出土速度，縮短工期。由上節(jié)分析可知，對(duì)撐的節(jié)點(diǎn)最大位移為12.5mm，其他三種布置形式的圓環(huán)內(nèi)支撐的最大節(jié)點(diǎn)位移均比對(duì)撐小，圓環(huán)內(nèi)支撐控制變形的效果明顯比對(duì)撐好，所以，選取圓環(huán)內(nèi)支撐體系作為本基坑的內(nèi)支撐是較為合理的選擇。由上節(jié)對(duì)三種不同圓環(huán)內(nèi)支撐的分析可知，第一種布置形式的圓環(huán)內(nèi)支撐不僅在約束變形方面最為有效，且其內(nèi)力的分布最為均勻，故在進(jìn)行圓環(huán)內(nèi)支撐布置時(shí)選擇上節(jié)中第一種內(nèi)支撐布置形式，在基坑北側(cè)（即圍壓較大一側(cè)）設(shè)置3道角撐來(lái)消除非對(duì)稱荷載對(duì)圓環(huán)內(nèi)支撐受力變形的影響，且設(shè)置了數(shù)量若干的連桿，增加內(nèi)支撐體系的剛度，使內(nèi)支撐受力均勻且變形較小，從而有效地控制基坑的變形。綜上分析可知，在合理使用角撐和連桿的條件下，可以考慮在偏壓狀態(tài)下選擇圓環(huán)內(nèi)支撐。

6結(jié)論

（1）在非對(duì)稱荷載條件下，基坑支護(hù)選擇圓環(huán)內(nèi)支撐體系是科學(xué)合理的，圓環(huán)內(nèi)支撐對(duì)變形的控制十分有效。

（2）在消除非對(duì)稱荷載對(duì)內(nèi)支撐內(nèi)力變形的不利影響方面，連桿及角撐的存在起到很好的積極作用，故在對(duì)既有邊坡條件下基坑內(nèi)支撐桿件進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)設(shè)置數(shù)量若干的連桿和角撐，使內(nèi)支撐受力均勻，變形較小。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉建航，候?qū)W淵.基坑工程手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

[2]陳祖煜.深基坑支護(hù)技術(shù)指南[M].北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.265.