基坑支护插入深度及刚度的有限元分析
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编辑:杭州那泰科技
近年来,随着我国城市化进程的推进,城市的土地资源变得更加宝贵,因而为了增加土地利用率,大量的高层及超高层建筑开始兴起,同时对地下空间的开发利用也成为热点。伴随而来的第一个问题就是基坑的设计和施工。基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全与稳定,而且要较好地控制基坑周围土体的变形来保护周围建筑及公用设施的安全和正常使用。
在城市基坑工程设计中,对基坑变形的控制要求越发严格,之前的设计方案大多以强度控制为主,如今逐渐被以变形控制设计为主的方式所取代,所以对基坑变形进行有限元分析已成为基坑设计中的一个非常重要的部分。而有限单元法作为模拟变形的重要手段,在基坑研究中得到了广泛的应用。为此,文中试图通过有限元软件模拟基坑变形,得到影响其变形的相关因素及变化规律,以期对今后基坑设计具有一定参考作用。
采用的有限元计算软件为ABAQUS软件;本构模型选用Mohr-CoulombModel(摩尔库伦模型),摩尔库伦模型屈服面函数。
式中,φ是q-p应力面上Mohr-Coulomb屈服面的倾斜角大小,0°≤φ≤90°;c是材料的黏聚力。其中Rmc(Θ,φ)限制屈服面的形式,按照下面式子进行计算。
式中Θ为极偏角,由公式cos(3Θ)=r3q3求得,此式中值等于第三偏应力不变量J3值。图1是Mohr-Coulomb屈服面在子午面和π平面上的形状。
由图1可见,Mohr-Coulomb屈服面存在尖角,在相关联的流动法则(塑性势能面与屈服面相同)。
为了更贴近实际的施工条件,本模型选取3种性质的土层,表1为土层参数。

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