使用ANSYS8.0进行基坑开挖分析论文.docVIP

使用ANSYS8.0进行基坑开挖分析姓 名： 郑 琼 指导老师：徐金明 【摘要】SMW工法是从日本引进的新型施工工艺，它作为基坑支护结构具有防渗性好、构造简单、施工速度快、工程造价低等优点。本文取SMW工法为围护结构的上海某一实际基坑工程作为研究对象，以有限元理论为基本分析方法，建立了三维有限元模型，讨论了部分参数对结果的影响，对其变形情况作进一步分析。 【关键词】SMW工法；基坑支护结构；FEM；应力；位移 Application of the software ANSYS8.0 to the excavation analysis of foundation pit Specialty: Civil engineering Name: Zheng Qiong Status No.:Tutor: Xu Jin-ming Abstract：SMW is a new construction technology from Japan．Its retaining structure of foundation pit possesses advantages such as high impermeability，simple constitution，rapid construction and low cost．This paper analyzes one of the retaining structure of SMW．On the basis of finite element theory，the three dimension finite element model is created and related deformations are analyzed. Key words：SMW technology；retaining structure of foundation pit；FEM；stress；displacement 1 前 言 ANSYS软件具有强大的前后处理功能与完备的系统开放性、提供了二次开发技术，采用APDL (Ansys Parametric Design Language) 语言可完成通用性强的任务、也可以进行参数化建模和专业性开发，大大方便了建模、计算及数据处理。 前人对基坑开挖与围护的稳定分析做了大量工作，Drucker为提供了贴近理论的解答[1]，Chen阐述了用上限理论来求解稳定性问题的原理和方法[2]，Donald I、Chen、Wang、Chen等提出了二维和三维边坡分析的能量法[3-8]，Sloan等人[9-13]结合有限单元法和数学规划方法对二维和三维稳定性问题的求解进行了研究，Zhang利用刚体有限元和极限分析下限定理对边坡进行了稳定性评价，在土木工程中[14]，孙九春等人运用APDL语言对深基坑开挖过程进行了模拟[15]，贾学明等引入子模型法和局部裂纹子模型法进行了三维应力强度因子计算[16]，钟守宾等基于反分析法对高填石路堤工期沉降进行了预测分析[17]，许文达将蒙特卡洛法与有限元法结合推广到边坡稳定可靠度分析中[18]，佘跃心等建立了SMW工法围护结构分析二维平面有限元模型[19]，王健编制了考虑土、墙体、支撑与接触面的SMW工法围护结构分析程序FE-SMW1.0[20]。 上海市某基坑位于地下建筑出入口，采用SMW工法作为垂直护壁结构。该出入口未开挖前地面标高为m、开挖后基坑底标高为-8.250m，型钢中心宽度8.44m，单桩直径700mm，水泥土搅拌桩桩顶标高为m，搅拌桩底标高为-18.80m，水泥掺量为17%。型钢底标高为-17.8m，H型钢顶标高为+0.2m。基坑内设4道支撑，标高分别为-0.9m、-2.9m、-4.3m、-7.1m，其中第二道为换撑。出入口及附属结构基坑深度8.00～9.00m，分三层开挖。开挖过程中，基坑边缘外15m内不得有大于20kN/m的堆载及其它载重。在钢支撑预加轴力后，进行支撑面以下的土体开挖。钢支撑预加轴力：第一道和第二道钢支撑330kN，第三道支撑750kN。地基土的物理力学指标见表1，其他材料属性部分参数见表2。 表1 地基土的物理力学指标 序号 土层名称 层底标高 /m 含水量 /% 重度/kN/ m3 孔隙比 e 摩擦角 /(。) 粘聚力 c /kPa 压缩模量 Es /MPa ①1 杂填土 2.20 ①3 黄色素填土 1.20 ②1 褐黄色粘土 -0.30 36.8 17.7 1.08 21.5 10 3.25 ②3b 灰色砂质粉土夹淤泥质粉质粘土 -4.90 33.0 18.4 0.93 31.0 7 7.38 ③ 灰色淤泥质