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    钢支撑在地铁建筑中的作用

    钢支撑在各个建筑中都有很重要的应用,各种高楼建造,各种桥梁,各种艺术建筑等等,香港赛马投注方式表在地铁建筑中的应用作用。 
    1 支撑布置及受力分析
    1.1 支撑布置

    新方案将支撑的竖向间距进行了调整,支撑的型号及水平间距不变,钢支撑租赁考虑到方案变更对施工的影响,各道支撑的高程布置结合基坑开挖计划和受力计算结果来确定。各道支撑高程为:第1道-0.4m;第2道-4.3 m;第3道-7.8m;第4道-11.0 m;第5道-14.2 m。

    按上述布置,基坑开挖分为3次大型机械开挖和1次人工清底开挖共4个步骤:

    (1) 第一层主要采用短臂挖掘机开挖,开挖至地面下0.9m时,架设第1道支撑。

    (2) 第二层主要采用长臂挖掘机开挖,开挖至地面下4.8m和8.3m时,架设第2、3道支撑。

    (3) 第三、四层土方大部分采用小型挖掘机开挖及人工配合开挖,龙门吊出土,自卸车两侧运输,开挖至地面下11.5m和14.7m时,架设第4、5道支撑。

    (4) 在开挖至基底200mm时,由人工清底开挖至设计标高,严防超挖。

    1.2 支护结构受力计算

    优化方案的分析计算,采用弹性地基杆系有限元模型来模拟基坑标准段围护结构在基坑开挖中的施工工况,由于它既能够考虑支挡结构的平衡条件以及结构与土的变形协调,分析中所需参数单一且比较容易确定,同时又能有效地记入基坑开挖过程中的多种因素的影响。

    在弹性地基杆系有限元分析中,将围护结构沿墙体纵向取单位宽度,并将其视为一个竖放支承在开挖面一侧地层和支撑上的弹性梁,基坑开挖面以上的墙体根据要求剖分为若干段梁单元,支撑采用杆单元,基坑开挖面以下的墙体采用Winkler弹性地基梁单元模拟,地层对墙体变形的约束作用用一系列土弹簧单元来模拟,墙背作用的侧向压力按主动土压力计算,且基底以下侧向压力取定值[1~2]。

    为了计入施工因素,考虑墙体受力和变形的继承性,本文采用荷载增量法进行计算。荷载增量法[3],是把每一施工过程所增加的荷载称为增量荷载,并作为外荷载作用于每一施工过程的支护结构,每一施工过程的结构由于支撑及土弹簧均发生了变化,因而其计算体系是不同的。增量荷载一般包括两部分,土压力增量和在上一过程已受力的土弹簧,本次施工将其挖掉时,应将其所受的力作为本次的荷载增量,反向作用于结构上,每一施工过程支护结构的受力和变形为前面增量计算结果的迭加。荷载增量法的内力及变形分析计算过程如图3所示。根据上述计算理论,本文采用大型有限元软件ANSYS模拟围护结构的变形和受力,在进行单元划分时,把挡土结构的截面荷载突变处、弹性地基基床系数变化段及香港赛马投注方式表的作用点处均作结点处理。在ANSYS 建模时, 弹性地基用弹簧单元COMBIN14模拟,开挖面以上的围护结构采用BEAM3梁单元,开挖面以下采用BEAM54 单元模拟弹性地基梁,钢支撑采用LINK1杆单元。本文采用的土压力模式是,坑底以上采用朗肯土压力理论计算,坑底以下土压力视为常数,按水土分算法进行计算,地面超载 取20kPa。被动区土体抗力以沿深度方向分布的一组土弹簧模拟,土弹簧单元刚度取决于土的基床系数和弹簧单元竖向间距,对于土弹簧单元,在局部坐标系下,其单元刚度 ,其中 为梁的计算宽度, 为单元长度, 为地基土水平向基床系数。按地基水平向基床系数 取值的不同,具体又分为常数法、“ ”法、“ ”法,本文采用“ ”法计算[2]。工程地质分布情况及土层的物理力学参数见表1,桩体混凝土C25,弹性模量 MPa,抗压强度 MPa。

     


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