[发明专利]一种轴力自动补偿钢支撑基坑围护结构水平位移计算方法

说明书

一种轴力自动补偿钢支撑基坑围护结构水平位移计算方法，包括以下步骤：（1）确定基坑的剖面参数以及土体物理力学参数；（2）确定非开挖侧处主动土压力，开挖侧处被动土压力按m法计算；（3）确定围护结构受力特点，并进行简化；（4）利用弹性平面薄板理论，依据最小势能原理建立平衡方程，计算围护结构水平位移；（5）引入考虑支撑轴力修正系数A1、A2、A3，运用最小二乘法进行标定；（6）运用最小二乘法，计算不同道数支撑轴力对水平位移的贡献值。本发明建立以支撑轴力为自变量的围护结构水平位移控制方程，能为实际设计计算提供指导和帮助，在保证安全的前提下减少基坑施工对周围环境产生不利影响，具有推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种轴力自动补偿钢支撑基坑围护结构水平位移计算方法，属基坑围护结构技术领域。

背景技术

随着我国地下空间的不断开发，地下空间日益拥挤，新建基坑邻近既有建筑物的情况越来越常见，这使得传统的内支撑结构很难满足变形控制要求较高基坑的工程，近些年伺服钢支撑应运而生，通过千斤顶调控支撑轴力，导致作用于基坑围护结构上的支撑轴力不同于一般情况，需要相应的计算方法来指导设计。

目前，现行标准《基坑工程手册》规定的基坑围护结构变形计算主要通过依据开挖深度估算法、稳定安全系数法及数值计算的方法，无法依据轴力变化快速计算出围护结构的水平位移。部分设计人员也对基坑围护结构水平位移进行研究，公开号CN107025333公开了“一种软土地层深基坑围护结构变形估算方法”该发明根据对软土地层大量深基坑开挖引起的围护结构变形实测曲线的拟合分析，引入地层损失法的概念，建立软土地层深基坑围护结构变形计算模型，参照地面沉降公式导出软土地层深基坑围护结构变形估算计算公式，计算出围护结构任意一点的变形值，上述方法无法计算该位移模式下不同支撑轴力下围护结构水平位移。

综上所述，考虑工程实际情况，合理计算基坑围护结构在不同支撑轴力情况下的水平位移，并找到在满足围护结构安全的条件下最优的支撑轴力，能减少施工对周围环境的影响，符合绿色工程要求，是非常有工程应用价值的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，为了合理计算基坑围护结构在不同支撑轴力情况下的水平位移，并找到在满足围护结构安全的条件下最优的支撑轴力，减少施工对周围环境的影响，本发明提出一种轴力自动补偿钢支撑基坑围护结构水平位移计算方法。

本发明实现的技术方案如下，一种轴力自动补偿钢支撑基坑围护结构水平位移计算方法，所述方法将土水压力、混凝土轴力和钢支撑轴力进行分开求解，列出仅考虑土水压力和混凝土支撑作用与仅考虑钢支撑作用的位移方程，并将未知常数减少为一个进行求解；

所述方法包括以下步骤：

(1)确定邻近地下室外墙基坑的剖面参数以及土体物理力学参数；包括围护结构深度H、围护结构长度L、基坑开挖深度h、基坑开挖面距离围护结构底部的距离u；其中等效内摩擦角及等效重度通过对多层土体按土层厚度加权平均得到。

(2)确定非开挖侧处主动土压力，开挖侧处被动土压力按m法计算。

(3)围护结构两侧受到基坑的约束作用，底部受到土体的嵌固作用，墙顶面自由。根据这一受力特点求解地连墙的位移解是非常困难的，必须做出合理的假设进行简化：i、墙厚对于围护结构的跨度、长度等要小的多，故将地连墙看作是弹性平面薄板；ii、地连墙两端固支、墙底简支，墙顶自由。

基于上述简化，确定围护结构受力特点，认为围护结构为弹性平面薄板，围护结构底端简支、顶端自由、两端固支；取边界条件如下：

y＝H，w＝0

其中，H为围护结构深度；L为围护结构长度。