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基坑支护三维分析 基坑支护三维分析概要 一、基坑支护三维分析的优点——综述 1 在二维分析中，支护体系被人为地拆成水平面分析（内支撑）和竖直面分析（桩、墙），只能作到点上的位移协调； 2 基坑支护体系本质上是一空间结构，三维分析具备理论上的先进性，可实现真正的位移协调； 3 得到更符合实际的内力和位移计算结果，真正反映支护体系的空间效应； 4 构件计算更合理，可以节省工程造价。 一、基坑支护三维分析的优点——规范 对于一类基坑和地层软弱、环境保护要求高的基坑、多支点支护结构或空间效应明显的支护结构，规范中推荐采用侧向弹性地基抗力法。 侧向弹性地基抗力法较好地反映基坑开挖和回筑过程各种基本因素和复杂情况对支护结构受力的影响： 1、施工过程中基坑开挖、支撑设置、失效或拆除、荷载变化、预加压力、墙体刚度改变、与主体结构板、墙的结合方式内撑式挡土结构基坑两侧非对称荷载等的影响； 2、结构与地层的相互作用及开挖过程中土体刚度变化的影响； 3、支护结构的空间效应及支护结构与支撑系统的共同作用； 4、反映施工过程及施工完成后的使用阶段墙体受力变化的连续性。 一、基坑支护三维分析的优点——支护体系 1 桩锚体系 2 地下连续墙体系 3 钢板桩体系 4 SMW工法 5 单排桩内支撑体系 6 双排桩内支撑体系 二、基坑支护三维分析理论基础——方法 1、基坑支护结构单元分析计算 极限平衡法——即等值梁法； 弹性支点法——按基床系数的确定原则不同分为m法、K法、c法。该方法不仅可以计算支护构件的内力，还可以计算支护构件的位移。 全量法及增量法 2、土压力计算模式： 矩形模式（国家规程采用） 梯形模型（地方规范，如广东） 3、稳定性计算：整体稳定性计算、抗隆起稳定性计算、抗倾覆稳定性计算、抗渗流、抗承压水头的稳定性等计算。 二、基坑支护三维分析理论基础——公式 计算过程中考虑因素： 1、结合深基坑工程施工不同工况的施工进度，考虑 分步开挖、分步加撑、分步拆撑、支撑可加预应力等； 2、综合考虑支护竖向挡土构件(排桩、连续墙等)、水平支撑构件(内撑、角撑、冠梁、腰梁)与周围土体的位移协调，在现有规范体系内，计算出深基坑支护结构更加准确的内力位移。 3、土层模型（土层分布及土层的物理力学指标）；土压力按国家规程中修正的朗肯土压力理论计算，水压力具有水土分算、水土合算两种模式；开挖面以下的土体简化为水平方向的弹性支座（可选m法、K法、c法）； 4、考虑支锚在桩墙处的初始变形。 二、基坑支护三维分析理论基础——公式 将桩墙和支锚所形成的空间结构作为整体分析对象，直接求解。采用弹性支点法的增量法(m法) 基本计算公式如下： 三、PKPM基坑支护三维分析特点一 PKPM基坑支护软件是目前国内唯一的真三维空间分析软件，三维分析模块的正确性已经被多项结构工程的设计所验证，而国内其它主流基坑软件[理正、启名星]的三维分析是拟三维，6个空间位移中只计算出了Ux,Uy, ，不能反映内支撑体系出平面外的稳定问题，如下图所示： 三、PKPM基坑支护三维分析特点二 1、自主版权的图形平台，对于基坑的空间建模很方便； 2、模拟支护结构实际施工过程的分步开挖和分步加撑和支撑拆除；在下一步开挖中考虑上一步所加支点的已有变形，从而得到符合实际的支点力； 3、通过全量法和增量法两种方法保证计算结果可靠合理； 4、可以计算支护种类非常齐全：桩锚体系、地下连续墙体系、钢板桩体系、SMW工法、排桩内支撑体系 ； 5、对于桩、梁和立柱，均可考虑砼和钢材料，各种材料有多种截面，并可自定义材料和截面。 6、三维计算核心模块已在PKPM的高层建筑结构计算中广泛运用并通过验证；计算结果可靠合理，前后处理完全图形化。 四、基坑支护三维实例分析一 宁波市坤和中心基坑支护结构，采用地下连续墙加内支撑体系。基坑开挖面积约12000m2，支护结构总延长米518m；基坑周圈计算开挖深度分别为15.60、16.40、17.00、17.60m，为宁波市区至今地下室规模最大、挖深最深的基坑。 四、基坑支护三维实例分析一 本工程基坑支护结构采用地下连续墙结合三道混凝土内支撑,地下连续墙厚900，墙体嵌固深度12～16m左右。支撑的平面形式为四个角撑，中间部位设二个三肢对撑辅以八字撑和内桁架结构，将整个基坑分为三大个平面区域。沿基坑深度方向布置三道封闭的钢筋混凝土水平支撑，标高分别为-3.50，-8.50，-13.0。基坑支护结构和三维有限元划分网格如下所示： 四、基坑支护三维实例分析一 P