地下结构修正荷载方法

由于地下连续墙一般用于深基坑开挖的挡土结构，基坑内土体的开挖和支撑的设置是分层进行的，作用于连续墙上的水、土压力也是逐步增加的。实际上各工况的受力简图是不一样的。而荷载结构法的各种计算方法是采用取定一种支承情况，荷载一次作用的计算图式，它无法反映施工过程中挡土结构受力的变化情况。为此产生了所谓修正的荷载结构法。其代表方法为日本学者的山间邦男法和《日本建筑结构基础设计规范》中的弹性法和弹塑性法。山间邦男法考虑了逐层开挖和逐层设置支撑的施工过程，此法除假定土压力已知外，还包括以下假定：

1）下道横撑设置以后，上道横撑的轴力不变；

2）下道横撑支点以上的挡土结构变位是在下道横撑设置前产生的，下道横撑点以上的墙体仍保持原来的位置，因此下道横撑支点以上的地下连续墙的弯矩不改变；

3）在黏土地层中，地下连续墙为无限长的弹性体；

4）地下连续墙背侧主动土压力在开挖面以上取三角形，在开挖面以下取为矩形，这是考虑了已抵消开挖面一侧的静止土压力的结果；

5）开挖面以下土体横向抵抗反力作用范围可分为两个区域，即高度为l的被动土压力塑性区以及被动抗力与墙体变位值成正比的弹性区。

山间邦男法的计算简图如图2-4所示。沿地下墙可分成3个区域，即第k道横撑到开挖面的区域、开挖面以下的塑性区域和弹性区域。建立弹性微分方程式后，根据边界条件及连续条件即可导出第k道横撑轴力Nk的计算公式及其变位和内力公式，该方法称为山间邦男法的精确解。由于精确解计算方程式中含有未知数的5次函数，为简化计算，山间邦男又提出了近似解法，其计算简图如图2-5所示。其基本假定与精确法大同小异，不同之处有以下三点：

1）在黏土地层中，地下连续墙作为底端自由的有限长梁；(www.xing528.com)

2）开挖面以下土的横向抵抗反力采用线性分布的被动土压力；

图2-4　山间邦男法精确解计算简图

图2-5　山间邦男法近似解计算简图

3）开挖面以下地下连续墙弯矩为零的那点假想为一个铰，忽略此铰以下的挡土结构对铰以上挡土结构的剪力传递。

山间邦男近似解法只需应用两个静力平衡方程式，即作用于地下连续墙的墙前墙后所有水平作用力合力为零和所有水平作用力对地下连续墙墙底自由端合力矩为零。