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midas+gts+nx模拟分析基坑开挖对周边建筑物沉降的影响.doc
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midasgtsnx模拟分析基坑开挖对周边建筑物沉降的影响盛勇飞摘要:超大超深基坑开挖过程中,无论基坑采取什么类型的支护方式,都很难避免其对周围临近建筑物的影响,使建筑物产生沉降或者开裂,严重时甚至倒塌。本文主要以广州琶洲某地块基坑工程为例,采用midasgtsnx模拟了基坑开挖及支护的整个过程,利用midas公司开发的大型岩土类三维有限元软件gtsnx分析基坑开挖过程中既有建筑物沉降变形规律。结果显示:随着基坑逐步开挖,临近建筑物沉降逐步加大,且建筑不同位置表现出离开挖面越近的地方沉降越大的特点,建筑物有向基坑边方向倾斜的趋势。关键词:深基坑;开挖;支护;三维有限元;建筑沉降1、背景高层建筑的基础埋深一般较大,这对于增加建筑物的稳定性和充分利用地下空间是有利的。但是,在城市建筑物密集地区,深基础给施工带来很多困难的同时也给周边建筑物安全提出了挑战,无论基坑采取何种支护方式,都很难做到使周边建筑物零沉降,因为基坑开挖过程是一个个逐步卸荷的过程,每开挖完一步,周围土体都会出现应力释放(包括土压力和水压力,为保证基坑开挖始终在地下水位以上及减小周边水压力,需要适度的降水),释放的应力时主要由基坑支护结构来承担,这样支护结构受力产生变形从而引起支护外面土体的位移和沉降,且离开挖面越远这种趋势越不明显,所以就造成周边建筑物的不均匀沉降,使建筑物产生次应力,可能改变结构的受力形式,如果超过建筑物原来的结构设计承载必然就会出现裂缝,进而影响建筑物的安全。2、工程概述本基坑支护工程位于广州市天河区琶洲某地块,基坑呈标准长方形,长边约132.6m,短边约72.4m,开挖深度大部分为8m,局部塔楼区域10m,由于靠近珠江,支护结构采用C30混凝土连续墙,并用作止水帷幕,宽度1m,竖向设两道内支撑,钢筋混凝土内支撑截面均采用b×h=1000mm×900mm,基坑内支撑平面布置如图1所示。基坑支护结构剖面示意图如图2,既有建筑物为4层砌体老式办公楼,东西向长度约31m,南北向约70m,地基为天然基础且无地下室。图1 内支撑平面布置图图2 内支撑剖面示意图3、计算模型说明3.1、计算模型及参数选用本基坑工程在数值模拟过程中采用三维模型,运用midasgtsnx有限元软件建立三维有限元计算模型,其中各类岩土、建筑物用实体单元模拟,连续墙用板单元模拟,立柱及内支撑用梁单元模拟,共划分了268003个有限单元,三维有限元模型整体网格划分如图3所示,由于开挖深度为8~10m,本文本为了方便分析,开挖深度均设为8m,一般基坑影响范围为3~5倍开挖深度,本工程偏于分析,取四周影响范围均为外扩60m,不同土层采用不同的材料参数模拟,土体采用摩尔-库伦弹塑性本构模型。边界条件选取顶面为自由面,底面铰接,四周四个面采取法向约束。计算荷载考虑建筑物的自重、土体竖向自重、场地西北角堆场的均布压力荷载20kpa等。土层参数如表1所示、各类支护结构材料参数如表2所示。图3 三维计算模型表1 各土层材料参数层号123456土层名称填土粘土砾砂强风化中风化微风化层厚/m233485重度/(KN.m-3)1819.72018.62626.2弹性模量/Mpa1015287010002500泊松比0.470.40.40.390.450.46粘聚力/kpa1015153030004500内摩擦角12123227 内容来自beplayapp体育下载www.apt-nc.com转载请标明出处.