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鋼支撐

作者:利多兴?? 发布时间:2013-12-20 15:22

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鋼支撐在地铁建筑中的作用

鋼支撐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,地铁鋼支撐在地鐵建築中的應用作用。 
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,鋼支撐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,基坑開挖分爲3次大型機械開挖和1次人工清底開挖共4個步驟:

(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

優化方案的分析計算,采用彈性地基杆系有限元模型來模擬基坑標准段圍護結構在基坑開挖中的施工工況,由于它既能夠考慮支擋結構的平衡條件以及結構與土的變形協調,分析中所需參數單一且比較容易確定,同時又能有效地記入基坑開挖過程中的多種因素的影響。

在彈性地基杆系有限元分析中,將圍護結構沿牆體縱向取單位寬度,並將其視爲一個豎放支承在開挖面一側地層和支撐上的彈性梁,基坑開挖面以上的牆體根據要求剖分爲若幹段梁單元,支撐采用杆單元,基坑開挖面以下的牆體采用Winkler彈性地基梁單元模擬,地層對牆體變形的約束作用用一系列土彈簧單元來模擬,牆背作用的側向壓力按主動土壓力計算,且基底以下側向壓力取定值[1~2]。

爲了計入施工因素,考慮牆體受力和變形的繼承性,本文采用荷載增量法進行計算。荷載增量法[3],是把每一施工過程所增加的荷載稱爲增量荷載,並作爲外荷載作用于每一施工過程的支護結構,每一施工過程的結構由于支撐及土彈簧均發生了變化,因而其計算體系是不同的。增量荷載一般包括兩部分,土壓力增量和在上一過程已受力的土彈簧,本次施工將其挖掉時,應將其所受的力作爲本次的荷載增量,反向作用于結構上,每一施工過程支護結構的受力和變形爲前面增量計算結果的叠加。荷載增量法的內力及變形分析計算過程如圖3所示。根據上述計算理論,本文采用大型有限元軟件ANSYS模擬圍護結構的變形和受力,在進行單元劃分時,把擋土結構的截面荷載突變處、彈性地基基床系數變化段及鋼支撐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,鋼支撐采用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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