有限元法在多支点排桩深基坑围护结构中的应用.doc

在现代土木工程领域，多支点排桩深基坑围护结构的设计与分析显得尤为重要。随着城市地铁、高层建筑等大型基础设施建设的不断推进，基坑开挖的深度与规模不断扩大，围护结构所承受的力学条件愈发复杂，对结构安全性提出了更高的要求。为了有效模拟和分析这种复杂结构的受力状态和变形情况，有限元法作为一种强大的数值分析工具，正越来越广泛地被应用于深基坑围护结构的分析中。 有限元法在处理复杂边界条件和不规则形状的结构问题时具有显著优势。特别是随着计算机技术的发展，有限元分析的准确度和效率都得到了大幅提升。通过使用大型通用软件如ANSYS进行建模与计算，可以有效地模拟深基坑开挖过程中的围护结构受力变化。在本文中，以杭州地铁一号线试验段秋涛路车站的基坑工程为实例，展示了如何采用弹性地基梁杆系有限元法来分析多支点排桩深基坑围护结构的受力和变形。 文章首先概述了弹性地基梁杆系有限元法的基本原理和建模过程，包括结构离散化、单元刚度矩阵的形成、总刚度矩阵的集成以及利用平衡方程求解节点位移。为了确保计算精度，挡土结构在竖向上被划分为有限个单元，并在必要的位置设置节点。同时，为了反映实际施工因素的影响，在支撑结点处对位移进行了必要的修正。 在工程概况部分，详细描述了基坑工程的具体情况，包括车站的规模、地质条件、地下水情况以及围护结构的详细参数。基坑东区开挖深度达到16.1米，围护结构采用的是钻孔咬合灌注桩加钢支撑的形式，并设置了5道钢支撑。为了对基坑开挖全过程进行模拟，模拟过程被分为多个工况，每个工况都对应不同的开挖深度和钢支撑架设情况。 在进行围护结构变形的计算分析时，文章讨论了不同工况下围护桩的变形情况，分析了影响围护结构变形的主要因素。通过模拟计算和现场实测数据的对比，验证了模型和计算参数的合理性。结果显示，增大围护桩的刚度、支撑刚度以及土弹簧刚度等因素都可以有效减小围护结构的变形。 文章还通过改变围护桩刚度的计算参数，考察了围护桩刚度对围护结构变形的影响。结果表明，通过增大混凝土标号、围护桩直径以及咬合长度等措施来增强围护桩的刚度，是控制围护结构位移的有效手段。 在总结部分，文章强调了有限元法在多支点排桩深基坑围护结构中的应用价值，指出了这种方法能够较为真实地反映围护结构在各种工况下的受力和变形情况，为工程设计和施工提供了重要的理论依据和技术支持。