【基于MIDAS-GTS NX的基坑受力變形信息化監(jiān)測數(shù)值模擬分析案例8600字】

基于MIDAS-GTSNX的基坑受力變形信息化監(jiān)測數(shù)值模擬分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u9931基于MIDAS-GTSNX的基坑受力變形信息化監(jiān)測數(shù)值模擬分析案例 156141.1MTDAS/GTSNX簡介 1168481.2土的本構(gòu)模型的選取 2119011.3MIDAS/GTSNX計(jì)算模型的建立 5171301.3.1建立計(jì)算模型 5133031.3.2材料參數(shù) 7237441.3.3開挖過程模擬 765941.4數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果分析 8315111.4.1地連墻位移分析 847961.4.2地下連續(xù)墻環(huán)向應(yīng)力 12191531.4.3周圍土體位移分析 13204051.5影響因素分析 15315061.1.1墻體厚度的影響 15180581.1.2墻體彈性模量的影響 17185341.1.3土體彈性模量的影響 19284701.6模擬結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果的對比 21107681.6.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)徑向位移對比分析 2136701.6.2周圍土體變形分析對比 221.1MTDAS/GTSNX簡介MIDAS是由韓國POSCO公司，于1989年研制而成的一款有限元分析軟件。由于其是POSCO集團(tuán)的CAD/CAE研發(fā)部門工程師研制而成，具有較多CAD的影子，如界面操作類似CAD可以幫助用戶快速的適應(yīng)界面，同時快速準(zhǔn)確的網(wǎng)格劃分幫助更快完成模型的建立，優(yōu)秀的前后處理功能使得計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度更高，分析結(jié)果導(dǎo)出的圖形更加美觀大方，因此一經(jīng)發(fā)布就在土木工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。自2002年被引進(jìn)入中國市場，就引起了國內(nèi)工程師的廣泛關(guān)注。Midas國內(nèi)市場主要涉及巖土（MIADS/GTS），橋梁（MIDAS/CIVIL）和建筑結(jié)構(gòu)（MIADS/BULIDING,GEN）三個不同的領(lǐng)域，進(jìn)入中國后，深度本土化，參考中國用戶的使用習(xí)慣再次加工，讓MIDAS系列軟件更加適合中國用戶，并廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)、橋梁、巖土、隧道滑坡的設(shè)計(jì)工程中。同時具有漢化界面、交互式操作、強(qiáng)大的可視化模塊等優(yōu)勢（于斌，2016）。其中在巖土領(lǐng)域中MIDAS/GTS得到了廣泛的應(yīng)用，目前已經(jīng)是巖土工程領(lǐng)域重要的模擬分析軟件之一。MIDASGTS能夠快速完成“巖土隧道結(jié)構(gòu)”的建模與分析，軟件易學(xué)易用，能夠在短時間快速摸清基本操作流程。程序提供有限元的應(yīng)力、動力、滲流、以及應(yīng)力-滲流耦合分析、邊坡穩(wěn)定分析、襯砌分析和設(shè)計(jì)功能，并提供摩爾-庫倫（Mohr-Coulomb）、修正莫爾-庫倫（ModifiedMohr-coulomb）、鄧肯-張（Duncan-Chang）、修正劍橋（CamClay）等14種本構(gòu)及用戶自定義本構(gòu)模型，能滿足絕大部分工程分析要求（李輝等，2011）。MIDAS/GTS能夠很好的模擬多種單元，單元庫中有巖土單元，包含平面應(yīng)變、軸對稱、實(shí)體等單元。結(jié)構(gòu)單元，包含桁架、植入式桁架、梁、平面應(yīng)力、板等單元；以及特殊單元，包括僅顯示、接觸、樁、樁端、土工格柵、測量板、彈簧、彈性連接、剛性連接、內(nèi)插等單元。尤其在基礎(chǔ)工程中，該分析軟件能夠?qū)⒅車馏w與結(jié)構(gòu)綜合考慮，使得分析的結(jié)果更加準(zhǔn)確，更為真實(shí)的模擬現(xiàn)場實(shí)際情況。當(dāng)周圍水系比較發(fā)達(dá)或該區(qū)域降水較多時，可以考慮土水耦合作用下的應(yīng)力應(yīng)變。該程序可用荷載條件包括自重、壓力、強(qiáng)制位移、自動生成水壓力、溫度、預(yù)應(yīng)力、初始應(yīng)力、反應(yīng)譜等荷載。邊界條件主要包括釋放梁、板端部約束、自動生成靜力或動力分析邊界條件、焊接接觸等邊界條件。MIDAS/GTS的分析功能支持線性、非線性靜力分析和施工階段分析。使用者可以查看模型計(jì)算的各種結(jié)果如云圖、等值線和圖表等，并且可以個性化定義字體、背景和顏色等對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整演示。該軟件還可以將運(yùn)算數(shù)據(jù)導(dǎo)出MS-Excel進(jìn)行分析。實(shí)際工程中該程序還提供便捷的幾何建模功能、地形生成器、隧道建模助手、錨桿建模助手以及豐富的后處理結(jié)果；廣泛的應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)、巖土、水工、地質(zhì)、礦山、隧道等方面的分析及科研。成為了巖土行業(yè)主流的分析與設(shè)計(jì)軟件。隨著行業(yè)的發(fā)展，GTS也不斷的進(jìn)行新技術(shù)的發(fā)展及完善。1.2土的本構(gòu)模型的選取MIDAS/GTSNX進(jìn)行數(shù)值模擬時首先需要根據(jù)不同的建模需求建立不同的土材料的本構(gòu)模型，確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，即確定破壞準(zhǔn)則（沈珠江,1981;時衛(wèi)民等，2003）。而在工程的生產(chǎn)實(shí)踐常常廣泛運(yùn)用破壞準(zhǔn)則為莫爾-庫倫（Mohr-Coulomb）破壞準(zhǔn)則，如圖5-1所示。對于本文的基坑開挖數(shù)值模擬，擬采用剪切破壞模型莫爾-庫倫本構(gòu)模型。他是一個巖土工程常用的土體參數(shù)的非線性模型。1776年法國科學(xué)家?guī)靷悾–.A.Coulomb）總結(jié)土的破壞現(xiàn)象和影響因素，提出土的破壞公式為：對于砂土，普遍的表達(dá)式：（5-1）對于粘性土，普遍的表達(dá)式：（5-2）以上兩式統(tǒng)稱為庫倫定律；也稱為總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度公式。式中：破壞面上的切向應(yīng)力；有效內(nèi)摩擦角--有效粘聚力破壞面上法向應(yīng)力圖5-1摩爾-庫倫屈服準(zhǔn)則后來，莫爾繼續(xù)庫倫的早期研究工作，提出材料的破壞是剪切破壞的理論，認(rèn)為在破裂面上，法向應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度之間存在著函數(shù)關(guān)系，即：。這個函數(shù)定義的曲線，稱為莫爾破壞包線，或抗剪強(qiáng)度包線，如圖5-2所示。圖5-2Mohr-Coulomb抗剪強(qiáng)度包絡(luò)線莫爾通過強(qiáng)度達(dá)到破壞時，構(gòu)建承載的極限應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力圓，得到與多個應(yīng)力圓相切的函數(shù)直線，直線表達(dá)式為：（5-3）除土體外，基坑其他部件如支護(hù)擋墻，內(nèi)支撐等建模過程中，根據(jù)需要會用到廣義胡可（Hooke）定律：（5-4）在有限元計(jì)算中，彈性單元體應(yīng)力矢量及應(yīng)變矢量可表示為和：，應(yīng)力、應(yīng)變矢量的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式為：（5-5）其中彈性模量可用線性代數(shù)中矩陣表示為：（5-6）（5-7）（5-8）1.3MIDAS/GTSNX計(jì)算模型的建立首先應(yīng)該根據(jù)擬建的結(jié)構(gòu)單元類型與土層特性，選取符合度較高的本構(gòu)模型，并且合理確定材料參數(shù)和特征參數(shù)。當(dāng)設(shè)置完材料屬性參數(shù)后，進(jìn)行幾何模型的建立。對于一些結(jié)構(gòu)比較簡單的模型，可以通過先生成點(diǎn)，然后由點(diǎn)組合成線，再由線組合成面，最后將面組合成三維實(shí)體的順序來生成。當(dāng)模型較為復(fù)雜時可以通過將DXF文件，導(dǎo)入MIDAS/GTS中進(jìn)行自動的線框檢查，簡化建模的工作量，縮短時間提高效率。當(dāng)幾何模型完成后，將進(jìn)行網(wǎng)格的劃分和結(jié)構(gòu)單元的建立，可以通過軟件內(nèi)置程序來自動劃分網(wǎng)格，將大的面化成較小的網(wǎng)格，這時可利用析取和延伸命令來讓網(wǎng)格更加耦合。網(wǎng)格劃分后，需要對結(jié)構(gòu)施加各種荷載和設(shè)置不同的邊界條件，再定義施工階段，通過定義初始地應(yīng)力場后，通過運(yùn)算可以求得結(jié)構(gòu)的外荷載進(jìn)一步可以求得土的抗剪強(qiáng)度。運(yùn)用MIDAS/GTS模擬基坑工程中土體的開挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的施做時，通過數(shù)據(jù)的“鈍化”和“激活”來實(shí)現(xiàn)。通過“數(shù)據(jù)鈍化”模擬基坑土方的開挖，運(yùn)用“數(shù)據(jù)激活”來模擬支護(hù)結(jié)構(gòu)的施做。緊接著進(jìn)行添加分析工況這一步，當(dāng)模型為基坑工程時可選擇“施工階段”的分析類型，同時在建模時應(yīng)該將“應(yīng)力分析初始階段”和“K0條件”兩選項(xiàng)進(jìn)行勾選。然后點(diǎn)擊“求解”進(jìn)行計(jì)算分析，當(dāng)計(jì)算完成后可以進(jìn)行選擇查看圖表、云圖或表格數(shù)據(jù)等。1.3.1建立計(jì)算模型該錨碇深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為圓形地連墻加內(nèi)襯的形式，該地下連續(xù)墻內(nèi)徑為61m，厚度為1.5m，內(nèi)襯厚度從上向下依次為15m深度內(nèi)厚1.0m，15~30m深度內(nèi)厚1.5m，30~49.5m深度內(nèi)厚2.5m。由于該基坑內(nèi)襯厚度變化較大，同時深度較深常規(guī)的二維模型分析具有一定局限性，根據(jù)前期收集的場地勘察資料，施工日志和監(jiān)測資料等來看，可以建立三維模型模擬對該基坑工程進(jìn)行分析。在進(jìn)行建模時考慮周圍土體對結(jié)構(gòu)的影響，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，模型水平向影響范圍取為開挖深度的3-5倍，但考慮到本工程周圍建筑物，地下管線較為復(fù)雜，本模型基坑長寬均取為430m。影響深度一般為開挖深度的2-4倍，也需要考慮基坑周圍環(huán)境和地層條件等條件綜合來確定影響范圍，本文深度取200m。對于計(jì)算的邊界條件，需按照開挖后圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力不再產(chǎn)生變位影響的邊界為基本原則。該模型的邊界條件為圓形側(cè)面施加水平約束條件，上邊界為自由邊界，底面施加豎向約束條件。網(wǎng)格大越細(xì)計(jì)算的準(zhǔn)確性就越高，避免產(chǎn)生奇異現(xiàn)象，但隨之而來也會產(chǎn)生較大的運(yùn)算成本。本文根據(jù)實(shí)際情況，按距離圍護(hù)結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)近，取為不同的網(wǎng)格大小，距離地連墻體越遠(yuǎn)網(wǎng)格就越稀疏。本模型合計(jì)137149個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，244298個計(jì)算單元，如圖5-3、5-4所示。圖5-3模型整體視圖圖5-4圓形地連墻模型1.3.2材料參數(shù)根據(jù)場地勘察的資料可知，該錨碇基坑所在的南岸覆蓋層主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q4al＋pl）粉質(zhì)黏土、粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（厚度19.05~-4.75米，各土層厚度變化顯著），細(xì)砂、中砂、卵石（厚度-2.37~-32.25米，細(xì)沙層厚度較大），下伏基巖主要為白堊-第三系（K-Rdn）泥質(zhì)粉砂巖、泥巖（厚度-27.17~-54.56米，巖面起伏大）。模擬分析將土層簡化為各土層水平方向?yàn)榫鶆蚍植迹鲗恿W(xué)參數(shù)如下5-1表所示。表5-1地層參數(shù)土層編號土層名稱厚度γE泊松比ν抗剪強(qiáng)度參數(shù)/m/(kN·m-3)/MPa/1c/kPaφ/(°)1雜填土0.518.8120.351052粉質(zhì)黏土1.618.6180.3118.89.93淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土8.218.0140.3512.39.84粉砂1.518.5180.310205細(xì)砂12.219200.30246中砂17.219.5480.30287卵石2.820.5800.30358強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖1.9244000.350309中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖11.721.540000.24803210微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖50.426200000.215035地連墻在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中其主要作用混凝土強(qiáng)度等級取C35，彈性模量E為31.5MPa，內(nèi)襯強(qiáng)度相比較小取C30，泊松比取0.2，E為30MPa，具體參數(shù)詳見下表5-2所示。表5-2混凝土參數(shù)部件名稱混凝土強(qiáng)度等級E泊松比ν抗剪強(qiáng)度參數(shù)/MPa/1c/kPaφ/（°）地下連續(xù)墻C3531.50.226056內(nèi)襯C30300.2230551.3.3開挖過程模擬該錨碇基坑工程主要為基坑土方的開挖與內(nèi)襯的施做，首先建立圓形地連墻模型，確定本構(gòu)模型和邊界條件，賦值土體參數(shù)。其次模擬初始地應(yīng)力場，初始地應(yīng)力是由于地層土體在長期自重應(yīng)力作用下固結(jié)達(dá)到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)其模擬的準(zhǔn)確與否，將影響著計(jì)算結(jié)果的精確度。最后在模擬因土層開挖引起的位移時將土體的初始位移歸為零，根據(jù)該工程實(shí)際的土方開挖和內(nèi)襯施作順序進(jìn)行運(yùn)算模擬。通過MIDAS/GTSNX有限元模擬基坑開挖時，各施工工況如表5-3所示。表5-3施工工序施工階段開挖標(biāo)高/m工況施工階段開挖標(biāo)高/m工況階段0地連墻施工內(nèi)襯施工階段117~14第一層土方開挖階段10-10~-13第十層土方開挖內(nèi)襯施工內(nèi)襯施工階段214~11第二層土方開挖階段11-13~-16第十一層土方開挖內(nèi)襯施工內(nèi)襯施工階段311~8第三層土方開挖階段12-16~-19第十二層土方開挖內(nèi)襯施工內(nèi)襯施工階段48~5第四層土方開挖階段13-19~-22第十三層土方開挖內(nèi)襯施工內(nèi)襯施工階段55~2第五層土方開挖階段14-22~-25第十四層土方開挖內(nèi)襯施工內(nèi)襯施工階段62~-1第六層土方開挖階段15-25~-28第十五層土方開挖內(nèi)襯施工內(nèi)襯施工階段7-1~-4第七層土方開挖階段16-28~-31第十六層土方開挖內(nèi)襯施工內(nèi)襯施工階段8-4~-7第八層土方開挖階段17-31~-32.8第十七層土方開挖階段9-7~-10第九層土方開挖內(nèi)襯施工1.4數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果分析1.4.1地連墻位移分析基坑工程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況對基坑的安全和穩(wěn)定起著十分重要的作用。隨著基坑的開挖，基坑內(nèi)側(cè)土體挖出，內(nèi)側(cè)被動土壓力減小，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)土壓力差增大，在較大的壓力差下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生較大的變形影響基坑的安全。對于該錨碇基坑來說，圓形地連墻體變形量大小是衡量結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的一個重要因素。軟件模擬基坑開挖中地連墻墻體變形，如圖5-5~5-12所示。圖5-5工況一地下連續(xù)墻水平向位移云圖圖5-6工況五地下連續(xù)墻水平向位移云圖圖5-7工況九地下連續(xù)墻水平向位移云圖圖5-8工況十三地下連續(xù)墻水平向位移云圖圖5-9工況十五地下連續(xù)墻水平向位移云圖圖5-10工況十七地下連續(xù)墻水平向位移云圖圖5-12地下連續(xù)墻徑向位移模擬結(jié)果圖通過圖5-12可以看出，地連墻徑向位移的變形總體表現(xiàn)為“中間大，兩端小”的特點(diǎn)。隨著基坑的開挖，墻體徑向位移呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。最大位移值出現(xiàn)的位置隨著基坑開挖，呈現(xiàn)出從上往下移動的特點(diǎn)，并最終穩(wěn)定在墻體的中部33m處。地連墻的最大徑向位移出現(xiàn)在圓形基坑第十七層土開挖完成后，最大徑向位移值為17.85mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于基坑監(jiān)測預(yù)警值30mm。這也說明該圓形地連墻結(jié)構(gòu)能很好的控制變形，為基坑穩(wěn)定安全的開挖提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.4.2地下連續(xù)墻環(huán)向應(yīng)力根據(jù)模型分析結(jié)果可知，地下連續(xù)墻的環(huán)向應(yīng)力和徑向位移的變化規(guī)律類似，總體也是隨著基坑開挖深度的增加而增大。模擬表明，地連墻環(huán)向應(yīng)力整體以壓應(yīng)力為主，最大值出現(xiàn)的位置隨著開挖深度的增大而向下移動，最終的位置與地連墻水平最大位移出現(xiàn)的位置較為一致均為33m深度處。通過比較發(fā)現(xiàn)，地連墻環(huán)向應(yīng)力較豎向應(yīng)力明顯更大，這可能是與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的圓形“拱效應(yīng)”密切相關(guān)，基坑地連墻在周圍土體開挖過程中能更好的平衡圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水土壓力。下圖為基坑開挖到最后工況下的地連墻的XX方向應(yīng)力大小，如圖5-13，5-14所示。圖5-13開挖結(jié)束時XX方向應(yīng)力云圖圖5-14環(huán)向應(yīng)力模擬結(jié)果1.4.3周圍土體位移分析基坑工程中，隨著坑內(nèi)土體的開挖，不僅會圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的變形影響，而且還會對周圍的土體產(chǎn)生擾動，使周圍土體產(chǎn)生一定的沉降變形，進(jìn)而影響周圍建筑物的安全。特別是在一些超大，超深的基坑工程中，研究周圍土體的變形規(guī)律與基坑開挖之間的關(guān)系就顯得尤為重要。本文運(yùn)用有限元模擬基坑開挖過程中周圍地表土體的沉降變形，模擬結(jié)果如下圖5-15、5-16所示。圖5-15開挖結(jié)束時位移地表位移剖面云圖圖5-16地表沉降變化模擬結(jié)果從圖5-15和5-16可以看出，地表沉降隨著基坑的開挖呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，當(dāng)開挖結(jié)束時，即第十七層土開挖完成后地表沉降達(dá)到最大，周圍地表土體沉降呈現(xiàn)出類似“勺形”的變化規(guī)律。基坑周圍土體離基坑邊緣越近，受到的影響就越明顯，地表的沉降也就相對較大，地表最大沉降值出現(xiàn)在距離基坑邊30m處，最大位移值為10.72mm。而距離基坑越遠(yuǎn)地表受到的影響就越不明顯，變化相對較小，且當(dāng)土體相對基坑的距離超過100m后數(shù)值后基本穩(wěn)定不變。可見基坑開挖對周圍土體的影響是處在一定范圍內(nèi)的，模擬表明該工程主要影響范圍為約為2倍開挖深度，地表最大沉降出現(xiàn)的位置，約為0.5倍開挖深度。表明圍護(hù)結(jié)構(gòu)對周圍土體的影響范圍相對較小，這得益于該基坑的圓形圍護(hù)形式，可以充分利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空間“拱效應(yīng)”將部分水土壓力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，利用混凝土良好的抗壓能力，減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，從而約束周圍地表土體的沉降。同時圓形結(jié)構(gòu)形式可以更有利于坑外“土拱效應(yīng)”的產(chǎn)生，進(jìn)一步有利于減小周邊地表土體的沉降值。1.5影響因素分析基坑工程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形受到各種因素的制約與影響，如場地的地質(zhì)條件，開挖的深度和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的形狀尺寸等都會對結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變產(chǎn)生影響，但各因素對結(jié)構(gòu)的影響權(quán)重可能會有所差異，某些因素因素的變大變小可能會對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形產(chǎn)生較大的影響，而某些因素變化造成的影響可能相十分微小。因此，研究圍護(hù)結(jié)構(gòu)對不同因素的敏感程度就顯得十分重要，通過對不同影響因素的研究，尋找出敏感性較大的變量進(jìn)行研究，可以更好的反饋指導(dǎo)基坑的施工與設(shè)計(jì)，保障基坑工程的安全穩(wěn)定。本文主要通過對地下連續(xù)墻的墻體厚度，墻體彈性模量和土體的力學(xué)參數(shù)變化來進(jìn)行探析。1.1.1墻體厚度的影響基坑工程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度大小與結(jié)構(gòu)的變形有著十分密切的關(guān)系，也是在設(shè)計(jì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)時需要重點(diǎn)考慮的因素，其大小的變化，一方面關(guān)系著結(jié)構(gòu)的基坑施工的安全；另一方面也影響著工程的造價(jià)。如果一昧將地下連續(xù)墻體增加較大厚度，雖然說能很好的控制變形，但從工程角度來說可能不是那么經(jīng)濟(jì)，因此對不同的地連墻厚度進(jìn)行模擬研究就顯得十分必要。本文主要對原設(shè)計(jì)地下連續(xù)墻厚度，進(jìn)行增大或減小一定比例，通過不同的厚度變化來進(jìn)行模擬研究。在原模型的基礎(chǔ)上，保持其它條件不變，只分別改變基坑模型中地連墻的厚度，模擬不同墻體厚底下圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力規(guī)律和變形特點(diǎn)。原地下連續(xù)墻厚度設(shè)計(jì)為1.5m，模擬時分別減小和增大20%，和40%改變至0.9m，1.2m，1.7m，2.1m。模擬結(jié)果如下圖5-17所示。圖5-17墻厚對徑向位移的影響根據(jù)圖5-17可以看出，地下連續(xù)墻的徑向位移大小總體與墻厚成反比關(guān)系，墻體厚度越厚，徑向位移相對較小，而隨著墻體厚度的減小，徑向位移呈現(xiàn)增大的趨勢。當(dāng)?shù)剡B墻厚度從1.5m減小到1.2m時地連墻徑向位移由17.54mm增加到21.52mm,增幅約為22.69%，當(dāng)墻厚進(jìn)一步減小至0.9m時，徑向位移增加量為52.96%。而當(dāng)連續(xù)墻厚度從1.5m增加至1.7m時，地連墻徑向位移減小幅度為19.5%，位移值減至14.12mm，當(dāng)墻體厚度增加至2.1m時，位移減小到11.41mm，幅度為34.95%。從上面的模擬結(jié)果可以看出，地連墻厚度大小的選擇對工程來說十分重要，當(dāng)?shù)剡B墻體厚度減小時，徑向位移的變形呈現(xiàn)增大的趨勢，而位移的增大往往伴隨著內(nèi)力的變化，可能會使得地連墻鋼混凝土結(jié)構(gòu)變形過大，尤其使得混凝土出現(xiàn)開裂破壞，甚至對結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定產(chǎn)生影響。而當(dāng)厚度增大時，能在一定程度上減小徑向位移，使得基坑的徑向變形得到很好的控制，然而對于工程來說，常常希望在保障施工安全的條件下尋找更加經(jīng)濟(jì)的方案，避免不必要經(jīng)濟(jì)的浪費(fèi)。圖5-18墻體厚度對環(huán)向應(yīng)力的影響地連墻體厚度的變化對環(huán)向應(yīng)力的影響，如圖5-18所示，可以看出當(dāng)?shù)剡B墻厚度從1.5m減小到1.2m時，地連墻環(huán)向應(yīng)力由1.79Mpa增加到7.16mm,增幅約為23.66%，當(dāng)墻厚進(jìn)一步減小至0.9m時，環(huán)向應(yīng)力增至8.99Mpa增加量為51.27%。而當(dāng)連續(xù)墻厚度從1.5m增加至1.7m時，地連墻環(huán)向應(yīng)力減小幅度為20.37%，位移值減至4.61Mpa，當(dāng)墻體厚度增加至2.1m時，應(yīng)力減小到3.66Mpa，幅度為36.79%。總體來說厚度的改變對環(huán)向應(yīng)力還是有一定影響，在設(shè)計(jì)計(jì)算時需要綜合考慮墻厚的影響。1.1.2墻體彈性模量的影響在基坑工程的設(shè)計(jì)中，地下連續(xù)墻的彈性模量也是必須考量的一個因素，其取值的大小往往受到多種因素的影響，如現(xiàn)場實(shí)際的工程條件，混凝土的強(qiáng)度等級，地連墻體搭接情況等。因此對其的研究就顯得十分必要，此處通過有限元軟件模擬分析，圍護(hù)結(jié)構(gòu)在不同彈性模量下的變形和受力情況。在進(jìn)行模擬分析時，只改變地連墻體彈性模量的大小，保持其它條件與原模型一致。通過對原彈性模量分別增大和減小10%，20%，模擬分析結(jié)構(gòu)的變形與受力情況，也即0.8E,0.9E,1.1E,1.2E四種彈性模量，模擬結(jié)果如圖5-19所示。圖5-19墻體彈性模量對徑向位移的影響通過圖5-19可以看出，地連墻的徑向位移總體隨著彈性模量的增大而呈現(xiàn)逐漸減緩的趨勢。當(dāng)彈性模量增大1.1倍時，地連墻的徑向位移呈現(xiàn)減小的趨勢，從17.54mm減緩至11.97mm，減小了約8.95%，當(dāng)進(jìn)一步擴(kuò)大原彈性模量至1.2倍時，地連墻的徑向位移變小了約11.22%，位移值減小至14.87mm。當(dāng)對墻體彈性模量進(jìn)行縮小時，總體徑向變形呈現(xiàn)增大的特點(diǎn)。當(dāng)將模量減小至0.9倍時，徑向位移由17.54mm增加至19.24mm，增加約9.7%，當(dāng)模量近一步變至原0.8倍時，徑向位移增加至21.48mm，增加幅度為22.46%。從上面的模擬結(jié)果可以看出彈性模量總體對結(jié)構(gòu)的徑向位移影響幅度相對不大。在模擬分析時，通過對不同的地連墻體彈性模量進(jìn)行取值，研究模量大小對徑向位移的影響，如圖5-20所示。通過模擬結(jié)果可以看出，總體上墻體彈性模量對徑向位移的影響不大，當(dāng)模量增大到原取值的1.2倍時，環(huán)向應(yīng)力由于1.79Mpa增加到6.21Mpa，增加幅度約為7.25%，而當(dāng)模量減小至原取值的0.8倍時，應(yīng)力減小至1.35Mpa幅度為7.6%。總的來說，當(dāng)彈性模量的取值變化對環(huán)向應(yīng)力有小幅度的影響。圖5-20墻體彈性模量對環(huán)向應(yīng)力的影響1.1.3土體彈性模量的影響在實(shí)際工程中，對土體的彈性模量的研究是十分必要的，其取值的大小往往決定計(jì)算的準(zhǔn)確性，但其取值往往受到多種因素的影響，場地勘察后所提供的地勘報(bào)告中，往往沒有直接提供土的彈性模量，再加上勘察過程中取點(diǎn)的偶然性和土層的復(fù)雜性，報(bào)告結(jié)果可能不能完全詳實(shí)的反應(yīng)實(shí)際的土層狀況，因此合理的取值需要考慮許多因素。建模選取的彈性模量值也是根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)綜合確定。考慮到相同的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在不同的土彈性模量取值下可能產(chǎn)生不同的結(jié)果。本文選取將原彈性模量分別增加和減少10%，20%也即原來彈性模量的0.8倍，0.9倍，1.1倍，1.2倍，在保證原來模型不變的前提下，只將彈性模型依次改變，來模擬不同土體彈性模量下結(jié)構(gòu)的受力和變形特點(diǎn)。其結(jié)果如下圖5-21所示。圖5-21土體彈性模量對徑向位移的影響根據(jù)模擬分析結(jié)果可知，總體來看當(dāng)土體的彈性模量增大時，徑向位移呈現(xiàn)減小的趨勢，反之土體彈性模量減小時時，位移表現(xiàn)為相對增加，但增減的幅度很小，說明當(dāng)彈性模量的變化范圍不是很大時，對徑向位移的影響不大，總體來看幾乎沒有影響，說明在進(jìn)行土體彈性模量的選擇時，根據(jù)地勘報(bào)告提供的數(shù)據(jù)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來確定是合理的，其結(jié)果具有一定的可靠性。在保持其它參數(shù)不