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        基于邁達(dá)斯GTS-NX軟件的地鐵深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

        2022-06-06 21:29:59回鑫權(quán)
        速讀·下旬 2022年2期
        關(guān)鍵詞:工程施工設(shè)計(jì)

        回鑫權(quán)

        ◆摘? 要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,城市空間開(kāi)始呈現(xiàn)出“寸土寸金”的狀態(tài),因此在城市規(guī)劃中對(duì)地下空間的利用越發(fā)重視。城市規(guī)模的擴(kuò)大也導(dǎo)致城市人口的不斷增多,其結(jié)果就是造成了較為嚴(yán)重的交通擁堵問(wèn)題。在城市交通中地鐵是對(duì)地下空間利用最多的設(shè)施,地鐵設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)不僅充分的利用了地下空間節(jié)省了城市緊張的空間問(wèn)題,還緩解了大中城市的交通擁堵問(wèn)題,便利了城市居民的出行。深基坑工程作為地鐵施工的重要環(huán)節(jié)之一,其設(shè)計(jì)與施工關(guān)系到工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和施工人員及周邊居住人員的安全問(wèn)題。盡管我國(guó)在基坑的設(shè)計(jì)與施工方面有著一定的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)水平,但是在施工過(guò)程中還是會(huì)出現(xiàn)基坑內(nèi)部變形過(guò)大導(dǎo)致工程無(wú)法正常進(jìn)行的現(xiàn)象,更嚴(yán)重的是在城市人口密集的地區(qū)深基坑的坍塌失穩(wěn)導(dǎo)致重大安全問(wèn)題的事故,造成了大量的人員傷亡。將基坑設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)、安全、合理是我們需要達(dá)到的工程技術(shù)水平。

        本論文以廣州地鐵某深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)為工程實(shí)例,通過(guò)所給的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件等設(shè)計(jì)資料,根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ 120—2012中的要求,進(jìn)行了支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與比選,主要內(nèi)容為選取邁達(dá)斯MIDAS/GTS軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,對(duì)模型進(jìn)行有限元數(shù)值模擬分析,提取模型中各部分剪力、彎矩、軸力、位移等參數(shù)。

        ◆關(guān)鍵詞:地鐵;深基坑;支護(hù);有限元

        一、設(shè)計(jì)背景及研究現(xiàn)狀

        在地鐵的施工中,深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)是地鐵建設(shè)的最重要的問(wèn)題之一,雖然我國(guó)對(duì)于深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)已經(jīng)有了部分理論體系,但是還是會(huì)因?yàn)槿珖?guó)各地水文地質(zhì)條件的差異、設(shè)計(jì)與施工的細(xì)節(jié)等諸多因素,導(dǎo)致在深基坑支護(hù)施工過(guò)程中還會(huì)有部分問(wèn)題存在。在地鐵工程中,基坑的設(shè)計(jì)和施工是保證施工安全和施工順利進(jìn)行的前提。

        由于在基坑施工與設(shè)計(jì)過(guò)程中缺少成熟的指導(dǎo)體系,在基坑的建設(shè)中還是會(huì)發(fā)生一些工程事故。基坑內(nèi)部變形過(guò)大,導(dǎo)致施工空間不足,無(wú)法正常施工;基坑坍塌導(dǎo)致施工人員的生命安全受到威脅;基坑內(nèi)部的變形甚至?xí)?duì)基坑附近的建筑和其他地下構(gòu)筑物產(chǎn)生影響。由此可見(jiàn)基坑的設(shè)計(jì)一定要保證工程建設(shè)的安全可靠。因此我們需要使用科學(xué)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出一份經(jīng)濟(jì)、安全、合理的設(shè)計(jì)方案。

        有限元數(shù)值模擬

        材料參數(shù):素填土層,材料屬性各項(xiàng)同性,材料類(lèi)型修正莫爾-庫(kù)倫,泊松比0.33,容重19.1(KN/m3),K0=0.5,內(nèi)摩擦角8.57(°),粘聚力17(KN/m3);淤泥質(zhì)土層,材料屬性各項(xiàng)同性,材料類(lèi)型修正莫爾-庫(kù)倫,泊松比0.33,容重18.3(KN/m3),K0=1,內(nèi)摩擦角10.66(°),粘聚力3.66(KN/m3);粘性土層,材料屬性各項(xiàng)同性,材料類(lèi)型修正莫爾-庫(kù)倫,泊松比0.33,容重20.6(KN/m3),K0=1,內(nèi)摩擦角24.62(°),粘聚力24.62(KN/m3);中砂,材料屬性各項(xiàng)同性,材料類(lèi)型修正莫爾-庫(kù)倫,泊松比0.33,容重19.7(KN/m3),K0=1,內(nèi)摩擦角40(°),粘聚力0(KN/m3);鋼筋混凝土,材料屬性各項(xiàng)同性,模型類(lèi)型彈性,彈性模量25(GPa),泊松比0.3,容重25(KN/m3),阻尼比0.05,K0=1,熱膨脹系數(shù)1e-6;鋼筋混凝土,材料屬性各項(xiàng)同性,模型類(lèi)型彈性,彈性模量200(GPa),泊松比0.3,容重78.5(KN/m3),阻尼比0.05,K0=0,熱膨脹系數(shù)1e-6;

        施工階段定義:階段一(需勾選位移清零)激活數(shù)據(jù)網(wǎng)格(素填土層、淤泥質(zhì)土層、粘性土層、中砂層、中砂底層、開(kāi)挖1-1、開(kāi)挖1-2、開(kāi)挖2、開(kāi)挖3-1、開(kāi)挖3-2、開(kāi)挖4-1、開(kāi)挖4-2);階段二,激活數(shù)據(jù)網(wǎng)格(地下連續(xù)墻);階段三,激活數(shù)據(jù)網(wǎng)格(第一層錨桿),鈍化數(shù)據(jù)網(wǎng)格(開(kāi)挖1-1、開(kāi)挖1-2網(wǎng)格部分);階段四,激活數(shù)據(jù)網(wǎng)格(第二層錨桿),鈍化數(shù)據(jù)網(wǎng)格(開(kāi)挖2);階段五,激活數(shù)據(jù)網(wǎng)格(第三層錨桿),鈍化數(shù)據(jù)網(wǎng)格(開(kāi)挖3-1、開(kāi)挖3-2);階段六,鈍化數(shù)據(jù)網(wǎng)格(開(kāi)挖4-1、開(kāi)挖4-2).

        分析結(jié)果提?。河蓤D中模型各部分顏色對(duì)照右側(cè)信息可以提取出各部分位移值。開(kāi)挖至坑底支護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移絕對(duì)值為26.4433mm,在25-30mm之間,根據(jù)《建筑基坑工程檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB50497-2009,該基坑施工符合檢測(cè)控制要求;支護(hù)結(jié)構(gòu)各部分彎矩值,其中最大彎矩為237.52[KN?m];各部分剪力值,其中最大剪力值為157.35KN;各部分軸力值,其中最大軸力值為618.92KN。

        二、結(jié)論

        本論文以廣州地鐵某深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)為工程實(shí)例,根據(jù)所給的設(shè)計(jì)資料和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ 120 2012中的要求,進(jìn)行了支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),主要結(jié)果如下:

        (1)土壓力計(jì)算采用朗肯土壓力計(jì)算,最終最大主動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果為580.98KN,最終最大被動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果為4708.89KN。

        (2)使用邁達(dá)斯GTS NX建立地下連續(xù)墻與錨桿相結(jié)合的實(shí)體模型,開(kāi)挖至坑底支護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移絕對(duì)值為26.4433mm,在25-30mm之間,根據(jù)《建筑基坑工程檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB50497-2009,該基坑施工符合檢測(cè)控制要求。

        參考文獻(xiàn)

        [1]楊葵鳳.地鐵深基坑支護(hù)形式優(yōu)化選型分析[D].鄭州:鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文,2015.

        [2]李亞龍.粉沙土質(zhì)地鐵車(chē)站深基坑支護(hù)有限元模擬分析[D].河北:河北工程大學(xué)碩士學(xué)位論文,2014.

        [3]何瑞.杭州某地鐵深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬[D].安徽:安徽理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2017.

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