一種基坑圓環(huán)支撐體系水平剛度確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基坑圓環(huán)支撐體系水平剛度確定方法，適用于各種布置形式的圓環(huán)支 撐體系水平剛度的確定。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市地下空間的快速開發(fā)和利用，基坑工程越來越多，規(guī)模大、深度深、周邊環(huán)境 復(fù)雜已成為基坑工程的顯著特點。目前，基坑支護有著多種形式，排粧或者地連墻加內(nèi)支撐 是目前應(yīng)用較多的一種支護結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)支撐具有支撐剛度大，控制基坑變形和保護周邊 環(huán)境能力強，而且不侵入周圍地下空間形成障礙物等優(yōu)點。內(nèi)支撐布置形式包括正交支撐、 對撐、角撐結(jié)合邊桁架以及圓環(huán)支撐等，其中圓環(huán)支撐充分利用混凝土抗壓能力強的特點， 將受力支撐形式設(shè)置成圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，適用于超大面積的深基坑工程以及多種平面形式的基 坑。然而從基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計角度看，圓環(huán)支撐的水平剛度系數(shù)取值成為設(shè)計人員的難點， 相關(guān)規(guī)范僅提供對撐的水平剛度計算計算解析式，對于圓環(huán)支撐水平剛度大多數(shù)憑借經(jīng)驗 估算，缺少依據(jù)，容易造成較大偏差，設(shè)計的支護結(jié)構(gòu)或是不經(jīng)濟，或是不安全。在這樣的背 景下，對圓環(huán)支撐體系水平剛度確定方法的研究顯得尤為迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的問題是提供一種基坑圓環(huán)支撐體系水平剛度確定方法，該方法計算 簡便、成本低、結(jié)果合理、可靠性高、便于推廣應(yīng)用。
[0004] 本發(fā)明針對圓環(huán)支撐體系水平剛度解析式的計算推導(dǎo)，需作如下假設(shè)： (1)忽略基坑形狀不規(guī)則對圓環(huán)支撐體系水平剛度的影響，假定圓環(huán)支撐體系中環(huán)梁 受力均勻，以軸向受壓為主。
[0005] (2)忽略混凝土在受力階段產(chǎn)生裂縫等原因?qū)λ絼偠鹊挠绊?，假設(shè)其在彈性范 圍內(nèi)工作。
[0006] 圓環(huán)支撐體系水平剛度解析式的推導(dǎo)以三道圓環(huán)梁為例，如計算簡圖2,將直徑最 小的環(huán)梁定名為第一道環(huán)梁，直徑最大的環(huán)梁為第三道環(huán)梁，中間的環(huán)梁為第二道環(huán)梁，設(shè) 第一道環(huán)梁直徑為彈性模量為，環(huán)梁截面積為與，第一道環(huán)梁壓縮后的直徑為， 第二道環(huán)梁直徑為*%，彈性模量為筆;丨，環(huán)梁截面積為#:，第三道環(huán)梁直徑為$，彈性模量 為考::，環(huán)梁截面積為名;，作用在圍檁的法向均布力為脊，由受力根據(jù)剛度分配的原則，第一 道環(huán)梁所受的圍壓為：
[0007] 第一道環(huán)梁所受軸力N為：
第一道環(huán)梁壓縮量在：
第一道環(huán)梁在壓縮后的直徑為4:
支承點位移\ :
式（6)與（7)適用于其他任意不同道數(shù)環(huán)梁的壓縮變形計算，式中身為封閉環(huán)梁的道 數(shù)，.m
[0008] 根據(jù)上述推導(dǎo)，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基坑圓環(huán)支撐體系水平剛度確 定方法，所述圓環(huán)支撐體系包括圍檁、環(huán)梁、發(fā)射梁；環(huán)梁的道數(shù)蘋為一個或二個以上，即 1，且各道環(huán)梁位于同一圓心；其中直徑最小的環(huán)梁為第一道環(huán)梁，直徑第二小的環(huán) 梁為第二道環(huán)梁，……直徑最大的環(huán)梁為第養(yǎng):道環(huán)梁；即I ; 所述方法包括以下步驟： (1)計算支承點位移 測量第一道環(huán)梁直徑^和第一道環(huán)梁截面積; 則支承點位移：
式中_為第一道環(huán)梁彈性模量，:r為作用于圍檁上的圍壓荷載， 受力分配系數(shù)
： 其中，^為第:丨道環(huán)梁直徑，_為第:?道環(huán)梁的彈性模量，為第i道環(huán)梁的截面積； (2)計算發(fā)射梁壓縮變形量名： 設(shè)_為發(fā)射梁被圍檁和環(huán)梁分割后的總段數(shù)，/= 12 .......報，發(fā)射梁壓縮變形 量：
當(dāng)臀二I時，I:為第1道環(huán)梁與圍檁之間的發(fā)射梁長度；當(dāng)遂：1，且::i 變謂 時，％為第i道環(huán)梁與第:?:?道環(huán)梁之間的發(fā)射梁長度，當(dāng)? 時，_為第滅道環(huán)梁 與圍檁之間的發(fā)射梁長度； 當(dāng)mi時，_為第1道環(huán)梁與圍檁之間的發(fā)射梁材料彈性模量；當(dāng)I盡f ，且i 1:1 M::?時，:?:為第道環(huán)梁與第;道環(huán)梁之間的發(fā)射梁材料彈性模量；當(dāng) 且::? __時，^;為第賽道環(huán)梁與圍檁之間的發(fā)射梁材料彈性模量； 當(dāng)nl時，為第1道環(huán)梁與圍檁之間的發(fā)射梁截面面積；當(dāng)::Η?_沒:，且 :? U _ :Η時，為第::i道環(huán)梁與第i和:|道環(huán)梁之間的發(fā)射梁截面面積；當(dāng):m2 ， 且:? 時，_為第ra道環(huán)梁與圍檁之間的發(fā)射梁截面面積； 當(dāng)κ I時，，為第1道環(huán)梁與圍檁之間的發(fā)射梁所承擔(dān)的荷載范圍；當(dāng).ra_ :?， 且:? U 時，^為第:i道環(huán)梁與第:i U道環(huán)梁之間的發(fā)射梁所承擔(dān)的荷載范圍；當(dāng) 農(nóng)? $，且? 知時，，為第補道環(huán)梁與圍檁之間的發(fā)射梁所承擔(dān)的荷載范圍； 當(dāng)m::= :i時，fy為第1道環(huán)梁所受荷載；當(dāng):?:，且:i ?時，取^ 環(huán)梁所受荷載；當(dāng)，且:? ~· s時，為圍檀所受法向均布力； 其中： A 二說 (9)
[0009] 對應(yīng)％段發(fā)射梁所承擔(dān)的荷載范圍$ :
獲一段發(fā)射梁所承擔(dān)的荷載范圍對應(yīng)的圓心角，以弧度為單位。
[0010] (3)確定圓環(huán)支撐水平剛度JTj : 設(shè)發(fā)射梁與圍檁所夾銳角為Γ，則圍檁上任意一點的法向位移為
，同時 基于基本假設(shè)（1 )，可得圍檁上任意一點的法向力廠，圓環(huán)支撐梁通常采用整體現(xiàn)澆鋼 筋混凝土，松弛系數(shù)釋取1.0，則：
式（6)、（7)、（8)、（9)、（10)、（11)代入式（12)即可求得圓環(huán)支撐水平剛度。
[0011] 受基坑形狀不規(guī)則的影響，發(fā)射梁長度不同，^的計算顯得較為復(fù)雜，從安全角 度出發(fā)，可取最長發(fā)射梁計算；或者取發(fā)射梁平均長度計算。如果編與相比小很多，可 以被忽略的情況下，圓環(huán)支撐水平剛度可通過
即可求得，這樣將會使計算非常簡 便，且計算結(jié)果的精度是有保證的。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明基坑圓環(huán)支撐體系結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明計算簡圖。
[0014] 圖3為本發(fā)明實例應(yīng)用一采用的基坑圓環(huán)支撐體系結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖4為本發(fā)明實例應(yīng)用二采用的基坑圓環(huán)支撐體系結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 如圖1所示，本發(fā)明基坑圓環(huán)支撐體系包括環(huán)梁1、發(fā)射梁2、連系梁3、圍檁4、圍 壓荷載5。
[0017] 本發(fā)明的實施步驟是：首先計算支承點位移:

然后計算發(fā)射梁壓縮變形量￥ :
最后計算圓環(huán)支撐體系的水平剛度:
技術(shù)效果評價 (1)實例應(yīng)用一 某深基坑工程采用圓環(huán)支撐體系，共設(shè)三道內(nèi)支撐，平面布置詳見圖3,混凝土等級 為C40,其彈性模量為32. 5GPa，第一道環(huán)梁1-1直