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基坑支护的数值模拟


内支撑的选择
内支撑采用BEAM单元进行模拟,该工程中部主要采用环形内支撑,靠近边界采用支撑梁 进行基坑的支护。本工程支撑梁单元建立较为复杂,主要采用cad提取梁两端节点数据, 然后经过txt文档和excel表格简化建模步骤,并最终在FLAC3D中建立支撑梁。
模拟基坑开挖
基坑开挖前的初始地应力:先设置model elas各项同性弹性模型进行求解,生产初 始地应力后,初始化位移速度,更换采用model mohr摩尔-库伦模型模拟岩土材料 的性质,进行开挖和支护的分析求解
基坑三维数值基本参数
粘聚力c 土层名称 土层范围 密度 (Pa) 素填土 50-53m 1.8g/cm3 2e4 内摩擦角φ (°) 弹性体积 弹性切变 模量 模量 bulk(Pa) shear(pa) 1.275e9 1.121e9
15
粉砂质粉 40-50m 质粘土 淤泥质粉 25-40m 质粘土
基坑开挖后的变形网格图
基坑变形的位移矢量图
监测点的布置
基坑开挖整体位移监测视频
基坑开挖剖面上竖向位移监测视频
分部分开挖
第一步,开挖x=0,150m,y=0,150范围的基坑。
分部分开挖
第二步,开挖x=0,150m,y=150,300m范围内的基坑
分部分开挖
第三步,开挖x=150,300,y=150,300范围内的基坑
2
舒华奥体中心基坑支护工程概况
根据岩土所,李欣李工 的设计,该基坑采用 SMW工法+内支撑的设计。
基坑边界四周设置单排 的 SMW 工法支护桩,采 用三轴搅拌桩+插H型钢 的办法达到止水和挡土 的作用。
内 支 撑 采 用 双 排 1800*900构成内支撑梁。
ANSYS建模
模拟凹凸不平的地表:在±0平面上建立6条起伏3m左右的剖面线,剖面线交错 设置,可以较真实还原工程场地范围内的地表。
基坑开挖后的水平应力 分布,最大值0.4Mpa
水平应力分布
最大主应力分布
基坑开挖后的最小主应力分布
基坑开挖后的塑性区分布
shear-n:正在发生剪切破坏或正位于屈服面上 shear-p:弹性,但之前发生过剪切破坏 tension-n:正在拉伸破坏 tension-p:弹性,但之前发生过拉伸破坏
利用ANSYS参数化程序设计 语言(APDL)建立模型,X和 Y方向长300m,Z方向高 50m。网格划分采用自由网 格划分方式,局部布置节点, 自动生成289511个四面体单 元,54087个节点
地层的设置
50-53m为素填土; 40-50m为粉砂质粉 质粘土; 25-40m为淤泥质粉 质粘土; 0-25m为花岗岩
支护后基坑竖向位移
基坑支护模拟
内支撑设置在±0以下5m的平面上,由两个半圆环形构成,由201根beam单元梁进行模 拟。支护桩设置在±0以上3m至±0以下-25m的范围,采用453根pile单元围绕基坑壁铺 设。
由位移云图可知,进过支护处理后,基坑的变形主要集中在基坑壁上沿,最大位移 发生在顶部,约16cm。
舒ห้องสมุดไป่ตู้奥体中心基坑支护工程数值模拟
姓名:李伟 2015年3月
内 容 大 纲
1、舒华奥体中心基坑支护工程概况
2、基坑三维数值基本参数 3、分步开挖数值模拟 4、基坑支护数值模拟 5、Tecplot后处理
1
1、舒华奥体中心基坑支护工程概况
该基坑位于凤 池路以北,基 坑北侧和东侧 为建筑群,西 侧为排洪沟, 基坑横向长度 约150m,纵线 长度约99m,基 坑为不规则形 状,基坑深度 约9m。
监测点不变,由竖向位移位移数据可知,进过加固后,2 号监测点的位移值由 cm降至1.2cm,3号监测点的位移值有cm降至0.46cm,4号和5号监测点
支护结构节点位移矢量图
分部分开挖
第四步,开挖x=150,300 y=0,150范围内的基坑
分层开挖
开挖z=50,53m范围内的基坑,基坑开挖深度至设计±0平面
分层开挖
基坑开挖至设计标高,开挖z=41,45m 范围内的基坑。
分层开挖
开挖Z=45,50范围内的基坑,开挖至±0以下-5m的平面
Tecplot后处理(竖向位移)
基坑开挖到设计标高时的变形
未采用任何支护情况下,采用FLAC3D显示求解,STEP 2000时,基坑 变形最大值为25cm。变形最大值发生在基坑顶部,向下逐渐减小。
基坑开挖后引起垂直沉降,最大值为25.4cm
基坑开挖后的垂直应力分布
基坑开挖后的垂直应力分布,最大值约0.95Mpa,由下图可以明显 的看到在基坑坡角的位置产生局部的压应力集中,基坑顶部局部 范围产生拉应力集中,对基坑侧壁的稳定产生不利的影响。
1.88g/cm3
6.0e3
29.7
1.275e9
1.121e9
1.76g/cm3
12.0e3
12.0
1.275e9
1.121e9
花岗岩
0-25m
2 .7g/cm3
55.1e6
51.0
43.9e9
30.2e9
支护形式的选择
本工程采用pile单元进行模拟SMW工法桩,pile单元可以较好的还原支护桩抵抗土体变 形的特性。桩基选择等间距1m铺设,桩顶标高为+3m,桩底标高-25m,桩长28m,支 护桩嵌入基坑地面以下15m。
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