Word第第頁地鐵深基坑支護結構變形預測分析與應用論文關鍵詞:深基坑;反分析;變形預報;支護結構

1引言

以變形大小作為掌握手段的深基坑動態設計方法正受到人們的普遍重視,由于支護結構的變形是基坑開挖過程中支護結構與土互相作用的直觀反映,又是支護設計應用于現場實際,與現場地質和施工狀況的互相作用的詳細反映,假如能依據支護四周土體參數和支護結構的相關參數事先預報支護結構的變形量,將最不利狀況的預報值作為掌握支護結構變形的警戒值,將對保證基坑平安施工具有重要的意義。

利用深基坑支護開挖過程中所獲工況的監測信息,采納優化反分析來反演土體及支護結構力學參數,然后通過有限元計算預報下一工況的樁墻變形量、內力及支撐力,把計算值作為支護結構的掌握值,通過依據現場實際調整施工方案和支護參數,隨著施工的進行,連續采集下一施工階段的相應信息,進行參數反演,計算預報下一工況的樁墻變形量等,如此反復循環,提高預報值精確度。

2預報原理

預報原理事實上是先做反分析,然后再做正分析,即以每一工況位移監測信息為基礎,選擇適當的土體力學模型及相應的邊界條件,然后建立目標函數,利用優化方法來搜尋與實測值靠近的土體參數及支護結構力學參數,然后把這里參數用于下一步工況的計算參數,再對支護體系變形進行預報,結合監測對支護體系變形進行掌握。

2.1建立目標函數

以基坑開挖的每一工況監測信息為基礎的反分析方法目標函數一般為:

式中ｕｃｉ(ｘ)為支護結構上測點ｉ的水平位移的計算值,ｕｔｉ為支護結構上測點ｉ的水平位移的實測值;ｘ表示土體的ｍ值、支撐剛度系數、樁墻剛度等;ｎ為測點總數。

2.2樁體任意處位移計算

支護結構的位移計算采納彈性地基梁有限元法,計算的最終結果是單元節點處的內力及變形,而實測點的位置可能不在節點處,為了反映施工過程的動態響應,以及目標函數值的求解,需要給出監測點任意位置設置和任意施工階段的監測信息增量,則任一單元上測點ｉ的水平位移ｕｃｉ可用線性插值法求得,計算公式為:

式中,ｘ1,ｘ2分別為測點ｉ所在單元兩端點的坐標;ｕｃ1,ｕｃ2分別為ｉ點所在單元兩端點的水平位移計算值;ｕｃｉ為測點ｉ的水平位移;ｘｉ為測點ｉ的坐標(坐標原點為樁墻頂點)。

2.3監測數據采集

現場測量樁體傾斜的測斜儀按0.5ｍ點距由下往上逐點進行讀數,即將測斜管分成了ｎ個測段(見圖1),每個測段的長度ｌｉ=500ｍｍ,在某一深度位置上所測得的兩對導輪(ｌｉ)之間的傾角θｉ,通過計算可得到這一區段的`變位△ｉ。

計算公式為:Δｉ=ｌｉｓｉｎθｉ(3)

某一深度的水平變位值δｉ可通過區段變位△ｉ的累計得出,即:

計算時假定管底作為基準點,由下而上累計計算某一深度的變位值δｉ,直至管頂,然后再依據測得的該點樁頂位移對水平變位值進行修正。但是不管基準點設在管頂或管底,計算變位值δｉ總以向基坑側變位為正,反之為負。將在圍護結構中同一測斜管的不同深度處所測得的變位值δｉ,點在坐標紙上連接起來,便可繪制出樁體的水平變位(Ｈ～δｉ)曲線。

2.4數據優化處理

(1)現場監測的數據經常由于測量儀器、操作人員、施工狀態或測點受到干擾破壞等各種狀況而引起監測點數不夠抱負、不夠充分,常求助于拉格朗日插值或樣條函數插值的方法進行數據處理