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基坑开挖的三维计算模型及应用

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:⑤本基坑开挖存在基坑开挖与内部结构同时施工的情况,数值模拟中不考虑内部结构对基坑变形和支撑结构内力的影响。根据本基坑开挖施工方案和基坑开挖的施工过程,在有限元分析时考虑“先撑后挖”的工序,采用以下11个分析子步来模拟整个施工过程:STEP1:施加各土层及地下连续墙体的自重,建立初始地应力场,平衡自重应力。STEP11:开挖A2区第五层土,施加A2区第五道混凝土支撑,开挖深度3.2m,即基坑底部,开挖结束。

基坑开挖的三维计算模型及应用

(1)计算假定及边界条件

①采用先施作围护墙,后开挖的施工顺序,不考虑基坑降水对土体性质的影响,开挖前引起的土体应力状态变化不予考虑。

②计算中土体模型以C3D8R单元线性减缩积分单元)来模拟,地连墙和栈桥以S4R单元(4节点四边形有限薄膜应变线性减缩积分壳单元)来模拟。

③边界条件为:X、Y方向左右两侧的水平方向位移约束,Z方向底部水平和竖直方向的位移均约束。

④土体与围护结构的相互作用采用接触面模拟,接触作用采用硬接触,即假设接触面间能传递无限大的压力而不能传递任何拉力。支撑与围护墙之间的接触为绑定约束。

⑤本基坑开挖存在基坑开挖与内部结构同时施工的情况,数值模拟中不考虑内部结构对基坑变形和支撑结构内力的影响。

(2)分析的工况

利用ABAQUS有限元分析软件中的“STEP”(分析流程)模块,在分析流程模块中定义基坑开挖分析步。针对实际工况定义每个分析步骤相应的边界条件、加载情况、接触条件及计算结果输出要求。根据本基坑开挖施工方案和基坑开挖的施工过程,在有限元分析时考虑“先撑后挖”的工序,采用以下11个分析子步来模拟整个施工过程:

STEP1:施加各土层及地下连续墙体的自重,建立初始地应力场,平衡自重应力。

STEP2:开挖A1区第一层土,施加A1区第一道混凝土支撑,开挖深度4.5m。(www.xing528.com)

STEP3:开挖A1区第二层土,施加A1区第二道混凝土支撑,开挖深度4.5m。

STEP4:开挖A1区第三层土,施加A1区第三道混凝土支撑,开挖深度3.0m。

STEP5:开挖A1区第四层土,施加A1区第四道混凝土支撑,开挖深度4.5m。

STEP6:开挖A1区第五层土,施加A1区第五道混凝土支撑,开挖深度3.0m。

STEP7:开挖A1区第六层土,施加A1区第六道混凝土支撑,开挖深度3.95m。开挖A2区第一层土,施加A2区第一道混凝土支撑,开挖深度4.5m。

STEP8:开挖A2区第二层土,施加A2区第二道混凝土支撑,开挖深度4.5m。

STEP9:开挖A2区第三层土,施加A2区第三道混凝土支撑,开挖深度4.5m。

STEP10:开挖A2区第四层土,施加A2区第四道混凝土支撑,开挖深度3.0m。

STEP11:开挖A2区第五层土,施加A2区第五道混凝土支撑,开挖深度3.2m,即基坑底部,开挖结束。

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