深基坑内支撑支护结构施工技术

浅谈深基坑内支撑

摘要：随着高层建筑的不断增加，根据构造及使要求，基础埋深也随之不断增加，出现大的深基坑工程。本结合工程实例，对基坑内支撑支结构施工技术进行了讨，以供同仁参。

一．引言

近年来，随着济高速的发展,城市高层筑的密度越来越大，高层建筑物深基坑挖常受到形、施工场地的限制。由于基坑土方还未开挖，基坑支护施工在全隐和半蔽状态下进行受到许多知因素的影响，基坑开挖引发的工事故屡有发生,引起各界深基坑支护设计、施工的高度视。本文合工程实例，对深坑内撑支护结构施

二．工程概况

某工程建筑总积106187m2,其中地下室面积14827m2,地下室3层,局部设夹层,埋深12.8一16.3m,地下平为车库使用。地28层,为新型高商业性写字楼,地下室为内筒剪结构。该工程基坑呈矩形,平面尺寸为111.5×44.5m,设二钢筋砼支撑,相对标高分别为-6m和-10.5m，设计主要采用人工孔桩垂直支护档土,桩顶设圈梁一,基坑内设钢筋混凝土内支撑梁、梁两道,顶标高分别为-5.55m及-10.05m，道撑由腰梁、角、对撑和支顶柱组。对撑和角下共设10钢格构支柱。腰梁截面

深基坑内支撑支护施工技术

浅谈深基坑内支

摘要:内支撑支护施工技术是近来发展速度较快的一种新型施工式，目在城市深基坑工程施工中得到广泛的应用。本结工程实例，通过对深基坑工支护方案优缺点的比较，择最优的支护方案，探讨了深基坑内支撑支护施工术应用过程中注意点，为类

关键词: 深基坑；内支撑护；方案比

中图分类号：tu74文献

随着我国城市进程的断加快，城市高层建筑数量日益增加，多建筑的空间开始向地下开发。由于不少工程具有施场地紧凑、规模大、基坑开深度大和尺度大等特点，若没有采取合理的基支护方案，不仅会耽误了施工工期和提高施工成，而且易出现安事故，严重况下会造成人员的伤和财产的损。因此，深基坑工程支护方案的设计和选择就逐渐成为业界人士高度关注的焦点之一。本通过对直径悬臂桩方案、桩锚支护方案和内支撑支护案行深入的比，最终选取内支撑护结构的方，并采取有的措施以降低支撑结

1 基坑内支

工程基坑支护方案选择的范围较广,在现实程项目设计时要依据基坑开挖的深、地质状况、场地况、施工条件等件的不同而谨慎选择支护方案，从确保基坑支方案

内支撑基坑支护体系施工论文

内支撑基坑支

摘要：基坑支护程虽然只是一个临时工，但包含了岩土工程、结构工程以施工技术互交叉，一项复杂的工程。在进行基坑支护工程施工时，应该根据施工场的质环选择适的基坑支护类型。内支支护结构是应用较为广泛的一种类，在基坑施工过程中，应该格遵守建筑施工安全规定，按照坑施工序进行施工，并在施过程中用各种测量

前言

基坑内支撑是见的基坑支护型式之一，在无放坡和拉锚等比较狭小的基作业面时，用内部对、斜撑等方式给基坑支护材料加强的方法。在基坑内支撑技术施过程，对基工程进行监测，是检验计和施工方案正确性和理论与实践结合的重要手段，既能及的针对施工中的问题予以发现和补，又保护整个支护体系施工过中的质量控制

1内支撑基坑支

1.1基坑

在基坑开挖之前，确定建筑物位置的标准线桩、水平桩以及灰线尺寸，已经过设计求；设计决定挖土方案，包括开挖方法、挖土顺序、堆土弃土位置、运土法及路等等；除或者迁移基坑开挖的碍物；做好基坑工程的排水或者降设施。基坑开挖的标准工艺程为：挖土、挖基坑周边地面（排）水—修边坡—维护坡-挖土坑底面设计标

深基坑内支撑支护施工技术

浅谈深基坑内支撑支护施工技术摘要:文章结合工实例，就深基坑内支撑支护施工技术进行探，

关键词:深基坑;支撑支护;施

中图分类号:tu74文标识码:a 文章

前言

近年来，随着高层建筑不断建设，高层建筑的基坑的支护施工技术就凸显其重要性。基坑支护施工是为保证下结构施工基坑周边环境安全，对基坑侧壁及周边环采用的支挡、加固与护措施的施工。文章结工程实例，深基坑支撑支护施技术

二、工程概况

某工程建筑总面积96157m2,其中地下室面积11828m2,地下室3层,局部设夹层,埋深12.8-16.3m,地下室平时作为车库使用。本工为深施工,基坑呈矩形,平面尺寸为111.5×44.5m,设二道钢筋砼支撑,相对标高别为-6m和-10.5m，设主要采用人工挖孔桩直支护档土,桩顶设圈梁一,基坑内设钢筋混凝土内支梁、腰梁两道,梁顶高分别为-5.55m及-10.05m,每道支由腰梁、角撑、对撑和支顶柱组成。腰梁沿基坑周边布,基四角各设二条斜角撑,坑中部均匀布设三根对。对撑和角撑下共设10个格构支柱。梁截面尺

三、工程地质情况

feel free to listen to their voices and help the masses solve problems, we were officially opened on May 10 "12345" Mayor calls, formulated rules and regulations, equipped with a full-time staff, a 24-hour on-duty system, people to call to receive, reply, action, reminders, feedback and so on. By year end, handled the crowd calls 1076, 94.7% feedback rate. By Mayor calls active coordination to solve a large number of bears on the immediate interests of the people and issues of great lives, but also for leadership research and decision to collect a lot of good ideas and suggestions, by all sectors of the community alike. Second, start Municipal Government Affairs Hall built. On May 11, we built and launched the city-government lobby, were settled in 12 departments, strict implementation of first asking duty system, service system, system of gratuitous, "receiving, internal coordination, head of the window handle, limited time concluded" one-stop service. By the end of today to accept various types of 3,273, originally of up to 100%. Running Government Affairs Hall, the convenience of the masses, promoting open Government, improve the investment environment and solve their practical problems, and so did a lot of work, masses, serve the community for the Government to play a very good "window, link, model". Third, create a city government public affairs network. We rely on the Government Web site, was completed on May 24, the province's first public affairs network. Over

本工程地处建筑物密集地区, 工程围环境较为复杂。根据地质勘测报告反映, 场地土质分布人工填土、冲洪积、残积层及白垩统砂岩组成, 按工程地质上而下分布为四个大层, 层序号为a、b、c、d四层。a、b层为人土层冲洪层;c层为风化残积土，多为紫红色粉质粘土,总的状态趋势上部可塑一一硬可塑,下部可塑一坚硬。近底部夹强风留岩, 岩块厚度分别为0.7m,1.4m,0.8m,层顶板埋深 5.2,7.1m,平均6.04m , 厚度2.8,12.8m,平均厚度8.56m。d层为上白垩统砂岩, 由紫红色泥质粉砂岩、砂岩、砂砾岩组成,形成了强度各异的岩石, 强风化岩、中风化岩及微风化岩, 按场地内风化岩石分布及组合特点,自上而分为两个带，即混合风化岩和微风化岩。平均厚度6.04m,岩性为红色粉砂岩, 砂岩为主夹砂砾岩、岩呈层状, 坚硬、整。场地地水较贫乏,地下水水位根据

四、施工流程

第一层土方开挖?人工修?安装第一道腰梁、内支撑梁底模板?绑扎第一道梁、支撑梁钢筋?安装梁侧模?浇筑混凝土?养护?第二层方开挖?人工底?装第二道支撑、腰梁底板?绑扎支撑、腰梁钢?安装支撑、腰梁侧模?凝土浇筑?砼护?开挖三层基坑土?人

五、施工方法

(1)模板安装

梁模板使用18mm厚胶合板,用100×100的枋龙骨直接铺设在硬地面上拉线垫平,间距为500mm一根。梁模板安前,图示寸放出梁位线,先安装好梁底模板,绑扎好梁的钢筋后再安装梁侧模。梁模按梁的截面尺寸先工成形现场拼装,为防止浇混凝土时板变形,梁侧板每隔400mm安装一根80×80枋木钉在侧板上加强模板的刚度,梁下口钉上20mm厚的木压脚板固定,上安装100×100的木梆加斜支撑固定。粱模板的上口要拉线调固定,并将侧安装垂直(用

(2)钢筋制安

1)拉梁钢筋埋

?腰梁的构造:设计利用腰的箍筋与支护桩的纵向钢筋焊接固定。为了确保腰梁稳定性，克服腰梁的自身下挠，在浇注桩芯混凝前在腰梁的水方向沿支护桩每隔支桩加预埋2φ25 的拉梁(上下各1根),其长度人桩内600mm,为了便施工，锚入粱筋长可采焊接法驳接。梁的

?预埋方法:在安装好桩筋笼后用冲击钻在桩护壁(腰梁标高位置)钻一(孔深不小干25公分>,再将φ25钢插进孔内出露25cm,并与钢筋笼绑扎固定, 防止在浇桩芯混凝土时脱落,后浇筑桩芯混凝土。但必注意,埋人身的钢筋

2)梁钢筋加工与

钢筋的加工,按图示规格、形状、尺进行加工成形,加工好的钢筋要编号挂牌分类放。本支撑梁不虑抗振要求,为便拆除施工,梁箍筋弯钩弯成90º。梁钢筋的绑扎,先铺面层钢筋、穿箍筋、穿底箍,用支架支高面,并在梁筋画出筋离,然后按标号分散箍筋,逐个绑扎。先绑扎上排面筋,再绑扎底筋,梁两侧钢筋最后绑扎,筋的绑扎一般用八字扣绑扎法。梁两侧,每共有20φ25 钢筋分成两列安绑扎,对腰梁两的二排筋,在装时应在二排筋内两边各增1φ10@1000构造筋绑扎固定。在绑扎安装时,钢筋的搭接接头位置应互相错开,腰梁受力筋使用焊接法搭接,为了便于拆除,支撑梁的受力筋采用绑扎搭接法,搭接长度为30d,在受力钢筋直径30倍区范围内,同一搭接截面面积焊接法不允超过筋截面面积的50%,扎搭接法同一截面面积不允超过筋总截面积的25%,箍筋与受力钢筋交接处应部绑,不准跳扣,腰的箍筋要与桩筋焊接固定,梁的钢筋骨架

(3)钢格构柱的

格构柱在安装前,先在础底部放出柱位线,并用20mm厚的木板沿柱外边线钉出柱底框线作时固定作用,防止柱脚移位。利用8吨吊吊装,格构柱吊人井下后,先校正柱脚加以固定,然后用吊锤吊垂直柱身,并加以固定。固定方法:四边均用1φ20 钢筋或角钢顶到两护壁与格构柱连接在一起固,每2m高度固定

(4)混凝土的浇

本工程混凝土使用泵送方浇筑施工,人工配合使用插人式动器振动实。混凝土的筑需有顺序进行,按照现场施工况应从南向北推进浇筑。为了争取时间,本工的混工划做五个区段浇筑,每一道支撑与另一道支撑之间做个浇筑施工段,钢筋与模板安装工程成到该段时紧跟着浇筑该段的混土。施工缝垂直留置,支模封口。使插入式振捣应快插慢拔,插点要均匀排列,逐点移动,顺序进行,得遗漏,做到均匀振实,移动间距不大于振动棒作用半的1.5倍(一般为:30,40cm)。浇筑混凝土间的最长间应按混凝土的凝结时及混凝土的化条件、气情况定。必须加强对混凝土淋养护,安排人淋水,水次数以混凝土表

六、施工体会

(1)在本工程中,人工挖孔桩虽然闭合,但还是起不完全水作用。但在地下室开挖过程中起到较的

(2)此施工技术噪音少,适宜在居民区而且施工场狭窄、土质太好的工程,它对邻近建筑物的影响不大,对民

(3)由于此工艺可以尽可能使地下室外壁贴近建筑红线进行设计,够尽可地增大下室的面积,还可以避开如地下连续墙工艺或钻孔桩工对下及周环

(4)此内支撑基坑护的方法造价与一般的

高。但是对深基坑护安全保障较为可靠,此工程由地下室施工到完成,基坑边位移和降都较为定,达到设计和规范的要求,顺地完成了地下室的施工,一种得推广深

(5)在施工要有充分的思想准备,以应对施工中遇到的问题,分考虑工过程的每一个细节。特别注意基坑的位移和沉降的数据,必要应与设

内支撑支护

满足位移协调的排

内支撑支护体系简化计算方

张光文

武汉理工大学

（申请工学硕士学位论）满足位移协调的排桩-内支支护体系简化计算方法研究培单位：木工程与建筑学院学专业：结构工研究生：张光文指导老师：袁海庆

分类号密级UDC 学校代码

学位

题目满足位移协调的排桩—内支撑护体系简算方法研究英文 A simplified calculation method for row-piles with 题目 bracing with consideration of deformation coordination 研

论文姓名

姓名单位名称申请学位级别硕士专业名称结构工程论文提交日 2010.04 文答日期 2010.05 学位授予单位武汉理工大学学位授予期答辩委员

2010 年 4 月

独创性声明

本人声明，所呈交的论文是本在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。我，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论中不包含其他人经发表或撰写过研究果，也不包含为获得武汉工大学或其它教育机构的位或证书而使用过的材料。我一同工作的志对本研究做的任何贡献已论

签名：

关于论文使用授权

本人完全了解武汉工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送论文的复件，允论文被查阅和借阅；学校可以公布文的全部或部分内容，可采用影、缩印其

（保密的论文在解密后应遵守此

签名：日期：

中文摘要

随着城市建设的发展，坑的开挖深度越来越深，开挖面越来越大，基坑周边施工环境也日复杂，如何确保深基坑工程和周边建的就成为基坑工程中需要关注的首要问题，而深基坑支护设计计算方法又是其的关环节。目前深基坑程设计计算有很多种方法，中主要还采用我国《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)推荐的弹性支点法，但弹性支点法存在位移不协调，需要人为施加约的足。因此，本文在结现有各种设计计方法优缺点，重点分析性支点法合理的基础上，提

本文通过将各个支护桩（连同被动区的弹簧）看成是分别连结在内支撑结上的弹性支座（称为“桩弹支座”），把主动土压力转换为作用在支护桩与内支撑连结结点处的“等效结点荷载”，将来的排桩－内支撑－压力空体系转换为“桩弹簧支座”－内支－“等效结点荷载”组成的“等平面体系”，并通过渐进算法解决层内撑体系空间合问题，建立满位移协调的排桩—内支撑

1.比较全面的考虑了深基坑支护体系组成部分相应的支护应和

2.在满足桩－内支撑位移协调前下将空间结构问题转化为平面问计算，而且支护桩和内支平内主要计算依据与空间计算模型无异，因此与空间有限相比，不仅能够考深基坑支护体系的间效应，而且计算简单易行；与弹性支法比，不需要人工地在内支上设置附加支座，不会引起局部力位移集中，且不存在支护构和内支撑结构移不

3.能够动态模拟基坑的分级开挖、内支撑结构的设、应力施加等施工过程，考虑施工程支

4.计算简单，方便编程，可以编制排桩—内支撑支护体系计计专业软件，大大提高桩－内支撑支护构算的

5.可以考虑沿基坑侧壁的切向地基抗力对桩—内支撑护体

关键词: 排桩—内支撑支护体系，位移协调，等结点荷载，等价平面体系，渐

Abstract

With the development of urban construction, foundation excavation become deeper and deeper, bigger and bigger and the surrounding construction conditions become more and more complex, so how to ensure the safety of deep excavation and surrounding buildings become the chief problem , and the design calculation method is the key of deep excavation. At present there are many design calculation methods

［1］［,2］for deep excavation, and the main method is the elastic subgrade reaction method,

which is recommended by "Technical specification for Retaining and Protection of Building Foundation excavation" (JGJ120-99). But the elastic subgrade reaction method exist disadvantages of the deformation incoordination and artificial constraints. Therefore, this paper propose a new kind of more reasonable and accurate calculation method based on summing up the advantages and disadvantages of present methods and analyze the irrationality of the elastic subgrade reaction method.

On the basis of equivalent transformation model, this paper establishes a new simplified method, which realizes the deformation coordination spontaneously. The equivalent transformation model suppose each support pile as the elastic support,which act on the internal bracing structure, and transform active earth pressure into the equivalent joint load, which act on the fulcrum. So through the equivalent transformation the spatial model consisting of the piles-bracing -soil is transformed into the plane model consisting of the equivalent springs-bracing system-equivalent joint load and the iterative algorithm is used to solve the spatial coupling problem of multi-internal bracing system in the new method. The main characteristics of this method are as follows:

1. This method roundly considers the interaction and retaining effects of each component of the retaining and protecting structure.

2. This method transform the spatial problem into the plane problem, while realizing the deformation coordination spontaneously, and the calculation principle of this method is consistent with the spatial model’s, So compared with Spatial Finite Element Method, this method not only can reflect the spatial effects of retaining system, but also is simple and convenient. Compared with elastic subgrade reaction method, this method don’t need to set additional artificial constraints, which often lead to distortion of the force and displacement in the elastic subgrade reaction method, so this method don’t exist the problem of deformation incoordination,and the results is more in line with engineering practice.

3. This method can conveniently provide the dynamic simulations for construction processes of excavation, internal bracing structure, prestress , so it can consider the influence of construction stage on the row piles with internal bracing system.

4. The calculation and programming is simple, so we can program the professional design software of row piles with internal bracing system, which can largely improve the accuracy and convenience of design of row piles with internal bracing system.

5. Consider the influence of tangential foundation resistance on the row piles with internal bracing system.

Keyword: row piles with internal bracing system; deformation coordination; equivalent joint load, equivalent plane structure, iterative algorithm; interaction system

第1章绪论.............................................................................................................1

1.1引言..................................................................................................................1

1.2国内外深基

1.3排桩支护体系

1.4排桩支护体

1.4.1极限平衡

1.4.2土抗力法................................................................................................7

1.4.3数值分析

1.5本文所作的主

1.6创新点............................................................................................................10

第2章基坑支

2.1土压力计算....................................................................................................11

2.1.1经典土

2.1.2考

2.2水压力计算理

2.3增量法与总

第3章弹性支

3.1弹性支点法....................................................................................................23

3.1.1弹性支

3.1.2等效刚

3.1.3土弹簧

3.2弹性支点法

3.2.1位移不协

3.2.2人为约

3.2.3不完

3.3弹性支点法总

第4章满足位移协调的排桩—内支撑支护体系简化算

4.1基本假定........................................................................................................33

4.2理论提出........................................................................................................33

4.3排桩—

4.3.1基本原理..............................................................................................34

4.3.2计算步骤..............................................................................................36

4.4排桩—

4.4.1基本原理..............................................................................................38

4.4.2计算步骤..............................................................................................39

4.5方法的应用前

第5章算例验证.......................................................................................................42

5.1工程概况........................................................................................................42

5.2算例计算........................................................................................................43

5.2.1施工工况

5.2.2土弹簧

5.2.3有限元

5.2.4本文方法

5.3计算结果对比

5.4位移协调性

第6章结论与展望...................................................................................................51

6.1结论................................................................................................................51

6.2展望................................................................................................................52

致谢.........................................................................................................................53

参考文献...............................................................................................................54

附录.........................................................................................................................57

第1章绪论

1.1引言

基坑工程是一个古老而又具有代特点的综合性课题，是涉及岩工程、基础程、施工开挖程、结构工程及环境工程等多方的系统工程问题［3］,［4］,［5］。20世30开，人已经对深基坑工程问题进行研究，并在深基坑理论方取得了较大的成，但是由于当时建筑水和理论平限制，深基坑工程往往比较简单，计算依据主为静定结构的力平衡条件，坑设计只验算支护结构的强度和定性。随着建筑水平的展，特别是20世纪中叶以来，国内外大量高(超高)层筑及地下工程的兴建，相应的基坑工程越来越多、越来越大，工环也越来越复杂，同时人们基坑工程经效应和环境应的日益重视，迫使工程技术人须从新的角度审视基坑程这一综合课题，为

1.2国内外深基坑工程发

Terzaghi和Peck等人最早在20世纪30年代开始从事及基坑工程岩土工程问题研究，并于40年提出了预估挖方稳定和支撑荷载大小的总应法，随考虑素的不同这一理论已有了许多改进和修正，但作为深基坑工程的基本理论应用至今。Bjerrum和Eide在50代提出了分析基坑底隆起的方法。60年代在奥陆和墨西哥城粘土基坑中开使用仪器实施施工监，此后大量的工程实践经验积累和理论研究大大提高基坑工程设计的可靠性。70年代许多国家开始陆续制订导基工程设计和施工的规范法规。80年代以后，着基坑工程的发展，工程研究员纷纷提出虑各种素综合影响的新方

基坑工程在我国发展较晚，是发展趋势迅速。70年代以前我国建筑水平落后，高层建筑较少且地下室多为一层，基坑深不过4m，常采用放坡挖。80年代后，我国大力展城市建设，新建了大的高层（超高层）建筑，同时许多大市进入了规模的旧城造阶

场、地铁车站兴建使基坑工程在我国有了广泛的应用，同时促进了坑工程论和施工技术的迅猛发展［8］。总体来看，前国基

1、基坑工程呈现出深、大、多

随着城市建设的发展，目前国内兴建了量高（超高）层建筑，基坑工程越来约多，挖面积越来越，开挖深度也越来深。据初步统计，近20年来，我国各大中市中10层以上的建筑物已逾1亿平方米，其中高度超过100m的建筑约200座。上海金茂大厦、深圳第一信兴地王大厦、赛格广场的高度均超过320m。在建的上海中心工更是高达到632m，建筑度令人目。同时，已建和在建的建筑的基坑深也越来越深，挖面积也越来大。如上海中心城基坑最深的里中塔楼开挖深度达到了31.5m。天津银中央商务区（又称117大厦）基坑长368米、宽262米，大面积开挖深度为19米，主塔楼部位开深度为37米，是世界房建单体项目土方量最大、开挖深度最深的工程。润扬长大桥北锚碇基坑的深度更是达50m，前这在国内是第深基，在国际也是罕见的。随着我国经济建设的不断展，我国的高层建筑会越来越多，基坑工程应用也会越来越

2、基坑支护形式

早期的基坑工程由于坑深度较浅，常采用坡开的形式。但是随着基坑工程的发，基坑开挖深度越来越深，开面积越大，施工环境也越来越复杂，放坡开挖已不能满足工程要求。经工程践的筛选，形成适合于不同地质条件和基深度的济合理的多样化的支护结构体系［9］。目前深基坑工程中常用的有悬臂式护结构、水泥土重力式挡土墙围护结构、内支围护结构、拉式围护结构、土墙围护结构、双排桩架式围

3、逆作法施工技术的广

逆作法施工可缩短基坑开挖和支结构暴露的时间，改善支护结构受力性能，使其刚度为强，减少支护结构的变形及对相邻建筑物的影响，且降低总造价，举多得，是一种先的施作业方法，因此在深基坑程中大量被采用。目前国内部分的高层及超高层建筑例上环球金融中、北京王井大厦、安徽国金融

4、基坑周边施工环境的

深基坑施工不仅要确保本身基坑稳定，要注对已有建筑的保护。而目前国的许多大型基坑工程都是在华区内进行深基坑开挖，基坑四周已建或在建高大建筑物密集或靠重市政设施，基周边施工环境越来越杂。如上中心主楼工程地处浦东陆家嘴金开发区的核心地带，基坑四周被茂大厦、环球金融中心、盛大金磐住小和在建的太平融大厦环绕，近间距只有45米右，深

5、设计方法的发展和专业软件

对支护结构采取按变控制的设计方法正逐渐代替传统的单纯验算强度和稳定性的方法，并逐步善。同时传统土压理论进行改进或发展，提出了考虑位移的压力计算公式，并虑土与结的共作用，提了

目前国内根据现有的深基支护理论编制研发了大量的深基坑支护设计业软件。如武汉地区的“天汉”软件，京地区的“正”软件，海地区的“启明星”软件。各种深基坑支护设专业软件的开发及应极大的方便简化了护结构的设，

1.3排桩支护体

目前深基坑工程支护形多样化，其中排桩支护体系由于可靠性高、侵越红线、便于与逆作法相结合等优而受到了越越广泛的应用，排桩支护结构已逐渐成为基坑工程中应用最广泛的支护形式之一，因此对于排支护结体系的研具有

排桩－内支撑支护结构是由支

圈梁（也叫压顶梁、冠梁）、腰梁（当基

坑较深时设置）和支撑等部分组成

体系。支护结构的各组成部分都有

的支护效应，并且相互作用，相互

形成一个空间整体

按基坑开挖的深度及支护结构

况，排桩支护结构可以分为以下

1.无支撑（悬臂）围

当基坑开挖深度不大时，可利悬臂作用挡住围护结

2.单支撑结构

当基坑开挖深度较大时，不能采用无支撑围护构，可以在围护结构顶部设

3.多支撑结构

当基坑开挖深较深时，仅仅设置一层内支撑已经不能满足控制护结内力和移的要求，可以在不同的标高处设置多道内支撑，以少围

支撑体系按材料划分可以分为现浇钢筋混凝土支撑（图1-2）、钢支撑（如图1-3）和

图1-2 现浇混凝土支撑支

图1-3 钢支撑支

钢筋混凝土支撑布置形式灵，无论直线或曲线杆件均可支现浇，可广应用于各种面形式的深基坑工程；而且钢混凝土支撑整体性好、刚度大，能够大大的减支护结变，而保护周围环境；同时承载力大，支撑间距较远，能够形成较大的间，方便机械施工。是钢筋凝土支撑自重大，浇筑养护时间较长，导致坑工程整体施工期长，若织不当容易产生时间效应，对坑不利，而且钢筋混土支撑不能重复使用，基坑开挖完毕后需要拆除。拆比较麻烦，如果采用爆破方式将会对周围环境产生一定影。但是前大量采用的逆做法施技术将部分内支撑体系为主体结构的梁、板，从而大的提高了内撑结构的利用性。因此目前

钢支撑多采用钢管、钢或型钢与钢管组成组合式件。钢支撑较钢筋混凝土支撑自重，拆装方便，施工迅速，可减少工，从而降低土体的时间效应；同时可以施加预应力并根据支护结构的变形发展时调整预应力值，以控制变形；而且可以多重复使用，所以目前钢支撑在深基坑工程也被大量使用。但是钢支撑多为直线杆件，无适应曲线形支撑的需要，而且节点构造相对杂，同时刚度较混凝支撑小，支撑间不宜过大，需要合理的置立柱，否则可会发生整体

混合撑则可以充分利用钢混凝土支撑和钢支撑的优点，避免各自不足。如深基坑工程中，可以在基坑上部使用混凝支撑，基坑下使用钢支撑，样即可以发挥混凝土支撑刚大、承载力大的优点，又发挥了钢支撑快捷方，施工方便特点，扬避短，即保基坑

支撑结构不仅分类众多，面布置形式也是多

主要布置形式如图1-4

［10］。目前支

(a)(b)

(c)(d)

(e)(f)

(a) 加强围檩式 (b) 长边对顶加角撑 (c) 琵琶撑

(d) 格构式支撑 (e) 环

图1-4常用支撑截

1.4排桩支护体系计

1.4.1极限平

极限平衡法选取一定桩入土深度，用典土力学理论计算作用于桩上的动土压力和被动土压力，此上再作某些力学上的假设，把超静定的力学问题简化为静问题。通过求解插深度的高次方程得到护结构转点的位置、插入深度及结构内力，并分析支护结构的稳定。该法在基坑支护设计发展早期一被泛应用，且是目前我国相设计人员最熟悉基坑支

静力平衡法、等值梁法（连续梁法）、泰沙基法、二分之一割法都属极限平衡法。目前国内极限平衡法中采用较的静力

静力平衡法认为支护桩在各力作用绕基坑底以下某点旋转，该点处护桩无变位，受到大小等、向相反的二力作用，其净土压力为零。转动点以上支护向坑内偏移，坑侧作用着主动土压，坑内开挖面以下作用着被动土压力，转动点以下则相反。因此，用在支护桩上各点的净土压力为点侧的被动土力和主动土力之差。据此，按静力

等值梁法（连续梁法）认开挖面以下净土压力零点位置与弯矩零点位置很近，因此可在净土压力零点位置处将支护断开为两段相的简支梁，则意段简支梁的弯矩图将与原梁计算时一样，即断段是原整梁该段的等值，从而根据值梁的平方程计算桩入土

极限平衡法在支护结构设计中，不考虑设置支撑前、后支护结构生的位移位移对支护体的影响，不能反映支护体系的变情况，并假设下层支撑设置后上层支撑的支撑力持不变，时于有撑的支护结构假定对支点力的计算与支点刚度系数关。这些假定简了计算，但是均与实际况不相合。而且极限平衡法没有无法考虑深基坑的空间应，并且不模拟分步开挖过程，无法反映支护结构的真工作性状，所以极限平法在实际工程应用中有很大的局限性，在多支点支护结设计中渐渐被弹性支点法所取代。但对于悬臂式及单支点支护构，桩最小入土深度仍需要按限平衡法确，另外，对间效应不明显的三级基坑和地层稳定、周围境较简单二级基坑中的悬臂式

1.4.2土抗力法

由于深基坑支护结构变引起的环境效应问题已日益引起人们的关注［13］,［14］,［15］。传统极限平衡己经不能完全应工程发展的要求，考支护结构与土体的变的设计计算方法日渐到工程界重视，此土抗力法及

土抗力法又称为基床系数法或地基反力法。假定地基为弹性时也称弹性

土抗力法在横向受荷桩的分析中被广泛应用。根据对基反力集度的不同假设，土抗法要

l)极限地基反力法

该方法主要针对刚性结构的应力问题，按极限状态下的力衡计算的横向抗力，没有考虑桩的变形，即假地反力

2)弹性地基反力法

该方法假定地基土为从虎克定律的弹性体，按梁的弯曲理论求解桩的横向抗力，同时假单位面积基反力与的挠度y的m次方成比例。当m=1，为线性弹性地反力法。中假设床系数第

时为“K”法；假设基床系数随深度成正比例增加时“m”法；假设基床系数随深度成抛物规增加

3)复合地基反力法(p—y曲

该方法把桩周土分为塑性和弹性区两个区域，对塑性区按极限地基反力计算，对弹性区按线性或非线性弹性基反力法计算。从理论上说，该法更符合实际情况，但是于对弹、塑性区的分及土性的模拟十分困，处理不当使最终算结果严重

这些方法不同程度地考虑了桩与土之间的共同作用。目前用最的是假地基反力系数为深度的线性函数的线性弹地反力

目前采用的弹性地基反法一定程度上反映了支护构与土的性共同作，分析参数单一，而且土水平基床系数取值己积累了一定的经验，并可地计基坑开挖过程中各种因素如随着开挖工况变化作用在支护桩两侧土压力的化、撑数量的变化、预应及支撑设置前的支护点位移等支护结构内力和变形的影响，因而可以模拟整个基坑工的施工过程。同时，从支护结构的水平位移以初步估计基坑开挖对周围环境的影响。但是弹地基力法在应用中不能虑深基坑支护体系内撑结构的支护效应和体系共同作用，与工程际仍存在一定

1.4.3数值分

由于基坑工程的复杂，采用常规分析方很难反诸多因素的综合影响，近年来国外学者纷纷提出采用数值分析法析深基坑的整体性状［17］［16］,，即把包括地基土在内的整深基作为一个结构体，经过一定的假定，考基坑开挖程、支护结构与土共同作用、渗流、间、温度应力等因素的影响，综合析支护结构的内力、位移及开挖引起的境效。数值分析方有有限差分法和限单元法两种，其中限单元

有限单元法主要有二维有限方法和三维有限元方

1、二维有限元方法

对深基坑支护体系进行二有限元分析，是把空间结构分解成竖直面结构和平面结构，单独分析这两个平面。首先对直面分析，即基坑开挖影响围内的各构件离散为有限元元，根据施工工况计支护结构的应力、应变位移状态，解过程与般弹性力学限元

得的支撑反力作外荷载，并利用支点位移作为边界条件进行水平面分。最将两个平的认识和分析结果加以综合，得到关于深基坑工程护结体系

二维有限元分析方法虽然备一些三维分析的特征，但是水平面分析时是将竖直面分析得到的支撑反力和支位移作为外载和边界条，并不能反映竖直平面和平面的协同工作，而分析过程中并没有考竖直面与平面各构刚度的匹

2、三维有限元方法

三维空间有限元方法通过建立整体基的空间模型，全面模拟支护结构周围土体的共同作用，即可进线形分析，又可以进行非线形分析，而且可以模拟基坑开过程中各种施工因素基坑的影响，全面精确的算支护结构的内力和位移，更加合工程实际情况。目前三维空有限元分析方法主要有两种，即土的抗力用土弹模拟的线形系有限元方法和将体用实

线形杆系有限元方法用空间梁单元拟支护结构和内支撑结构，并采土弹簧模拟土体的抗力，弹度系数采用m值计算，并根据不同的施工阶段取多种工进行计算，能有效拟基坑开挖过程中如开挖深的增加支撑层数的变化；支撑设后支撑轴力随着开挖过程变化；支撑预加轴力等各种因素对土构内力和变的影响。计比较简单，参数取积聚

但是杆系有限元法仅仅考土压力随位移的线形变化，无法模拟体真实的应分布状况，而且也不考虑周土体的水平向侧摩阻力以及土体的流塑对结响，三维实体有限元方法通过建立实体单元模土体，可以考虑土体的流塑性，以由于坑开挖引起的土体的弹和隆起，更加真实的反映土体应力分布状，能更加真实的模拟支护桩在各个工况的各种力状况，与工程实际比较接近，并可以较全面考虑多种复杂因素的影响。但是三维实体有限元法于存着土体模型和土性参难以准确确定、计算作量大、成本高等问题，前条件下与程实际

1.5本文所作的主

1、研究目前广泛应用的排桩—内支撑支护体系的各种设计算方，总各种设计计算方法的优缺点，重点分析规范荐弹性

2、提出将三维空间问题转换为二维平面问题并满足位移协的简计算新方法的主要思路，得到简单而接工程

3、将三维杆系有限元法计算结果和新方法计算结果比较，验证方法的正确性和简易性，并用算例数证新方

4、满足位移协调的排桩—内支撑支护系简化计算方法的应及进

1.6创新点

1、将各个支护桩（同被动区的土弹簧）看是分别连在内支撑结构上的弹性支座即“桩簧支座”，把主动土压力转换为作在桩与内撑连结结点处的“等效结点荷载”，将原来的排桩－内支撑－土压空间体转换为“桩弹簧座”－内支撑－ “等效结荷载”组的“等价平面体系”，将排桩结构和内支结构作为一个共同作用的整体体系计算，解决现行简化设计方法中桩与内支撑位移不协的题，同时将空间问转化为平面问题，使得排桩－内支撑支护系的计算以简化，而且能够考虑

2、通过采取层轮换约束－放松的迭代渐进算法解决层与层间存的相互合关系，将排桩—多层内支撑问题转化成一系排—单层

3、可以考虑沿基坑侧壁的切向地基抗力对桩—内支撑护体

第2章基坑支护体系的基本计

2.1土压力计算

支护结构上作用的土压力是指于支护结构未开挖侧填土因自重或外荷载作用而对支产生的侧向压力。影响支护结构土压力的大小及布规律的因素多，其中位移方向位移是最主要的因素。根据支结构位移情况和未开挖侧体所处的应力状态，土压力在三种极限状，即主动压力状态、静土压

主动土压力Ea:当支护结构向离开土体方向偏移至未开侧土达到极限平衡状态时，作用在支护结上土压

静止土压力E0:当支护结构静止动，未开挖侧土体处弹

时，作用在支护结构上土压力称为静止

被动土压力Ep:当支护结构在外力作用下，向土体方向偏移未开侧土体到极限平衡状态时，作用在支护结构上的土压为动土压

aE0δp

图2-1支护结构位移与土压力

三种土压力与支护结构位

上述土压力是随位移变化的三种极限情况，在相同墙高和填土条件下，三种极压

土压力计算理论主要静止土压力理论、朗肯土压力理论和库仑土压力理论［19］［20］,［21］。朗肯土压理论和库仑土压力理论都有上百年的历，因此被称为古土压力理。古典压力理论是

2.1.1经典土压

1.静止土压力理论

静止土压力计算据为半空间弹性变形体在自重作用下无侧向变形时的平侧力计算。体的竖向自重应力σv=γz，则距填土表面深度z处的止土

σ0=k0σv=k0γz （2-1）

k0——土的侧压力系数或静止土压力系

土为0.50~0.70。对于正常固结土，也可近似地半经公式k0=1?sin?'（?'为的效

γ——填土的重度（kN/m3）

由式2-1可知，静止土压力沿墙高呈三角形分，如取单位墙长，则作用墙的

E0=

h——为墙高。 12γhk0 （2-2） 2

2.朗肯土压力理论

朗肯土压力理论是英国科学家朗肯于1857年提出的，通过究弹性空间体内的应力状态，根据土的极限平衡件得出

郎肯土压力假定支护结构墙背竖直、光滑，填土水平，假定填土和支护结构墙背间无擦产

主动土压力

朗肯主动土压力强度σa按下式

无粘性土： σa=kaγz （2-3）粘性土：

σa=kaγz?2 （2-4）式中ka——主动土压力系数，ka=tan2450??();

c——填土的粘聚力（kPa）;

?——填土的内摩擦角（°）;

z——计算点距填土表面的深度（m）。

则单位墙长的主动土压

1无粘性土： Ea=kaγh2 （2-5） 2

12c2

2粘性土：

Ea=kaγh?2+ （2-6） 2γ

被动土压力

朗肯被动土压力强度σp按下式

无粘性土： σp=kpγz （2-7）

粘性土：

σp=kpγz+2 （2-8）

式中kp——被动土压力系数，kp=tan2450+?();

c——填土的粘聚力（kPa）;

?——填土的内摩擦角（°）;

z——计算点距填土表面的深度（m）。

则单位墙长的被动土压

1无粘性土： Ep=kpγh2 （2-9） 2

1粘性土：

Ep=kpγh2+2 （2-10） 2

朗肯土压力理论概念明确，公式简，计算方便，在工程中得到了泛的应用，对于粘性土和粘土都适用，而且也适用于有地下水及渗流效应的情况。肯土压力理论假墙后的应力状态符半空间应力状态，墙背直立，填土平，这些假定均符合深基坑工情况，但是由于忽略了支护结墙与填土之间摩擦因素，以计算的主动土

3.库仑土压力理论

库仑土压力理论是根墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时，根据楔体的静力平衡条求得的土力计算理论。其基本假设是：①支护结构是刚性的。②后的填土是理想散粒体（聚力c=0）。③动

库仑土压力理论适用于砂土或碎石填料的支护结构计算，可考虑背倾斜、填土面倾斜以及墙背与填土的擦等

主动土压力

库仑主动土压力计算图如图2-2示。

αG

ωEa

RGψ=π/2-δ-α

(b)(a)

图2-2库仑主动土压力

库仑主动土压力的一般表达

1Ea=kaγh2

（2-11） 2

2ka= （2-12）式中ka——库仑主动土压力系数; α——背与竖直线的夹角（°），俯斜时正号，仰俯时取负号; β——后

δ——土与墙背材料间的外摩擦角（°）。

若墙背竖直（α=0）、光滑（δ=0）及墙后填土面水平（β=0），则仑主动压力系数ka=tan2450??，可见在此件下，库仑

同。因此朗肯理论是库仑理论的特殊

被动土压力

库仑被动土压力计算图如图2-3示。

αψ=π/2+δ-α

EpGEpGB

(a)(b)

图2-3库仑被动土压力

库仑被动土压力的一般表达

1Ep=kpγh2

（2-13） 2

2kp= （2-14）式中kp——库被动

若墙背竖直（α=0）、光滑（δ=0）及墙后填土面水平（β=0），则库仑动土压力系数kp=tan2450+?，即与粘土的

库仑土压力理论考了墙与土体间的摩擦力作用，并能考虑地面及墙面为倾斜的情况，是对于性土必须用等效摩擦角，并且随意等效，误差大。此外，当有地下水时，别是虑渗流应

朗肯土压力理论和库仑土压力理论本假设不同，分析的计算方法不同，只有在α=0，β=0，δ=0的情况下，两种土压力理论的计算结果才相同，且两者均属于极状态土压力理论。于朗肯压力理论计算的主动土压力偏大，被动土压力值偏小，朗肯土压力理论来设计深基坑工相于库仑土压理论总是偏安全的，所以目深基

但是经典土压力理论均在着两个明显

1.经典土压力理论求土体变形达到极限状态的临界条件，而实际上，在基坑支护结构作状态下，土体位移往达不到极限土压力的位移量，土压并不是极限土压，而是介主动土力、静土

2.经典土压力理论没有考虑护结构位移对土压力

2.1.2考虑时间位移影响的土

经典的土压力理论是基于支护构背后的土体处于极限平衡状态这一前提，然后实际支结构由于控制变形的要求，一般基坑支护结构背的土体不可能达极限平衡状态。而经典压力理论未考虑支护结构移对土压力的影响作用，实际有所出入。日本的森重马首先提出支结构变位对压力会产生增或减

共同变形理论假定在基坑未开挖的初始状态时，支护结构完没有移，作于支护结构上的土压力按静止土压力p0考，基坑

生变形，从而使土体的应力布发生变化，作用在支护结构上某点的土压力可主动土压力或被动土压力，也可能是介于动土压力和被土压力之间，该根据实际的变形位移确定［19］,［23］。如护结构上任意点的位移为δ（取指向坑为正，指坑外为负），则该

p＝p0±kδ （pa≤p≤pp）（2-15）

式中k为水平方向的地基基床系数，采用“m”法计算。pa、pp分别为、

共同变形理论假定土压力和支护结构位移呈线性关系，许多者在此基础上加以改进，提出了土力位

蒋鹏、杨淑碧［24］提出用二次多项式函数模拟土力和移之间的曲线关系。由边界条件以

p=p0?pa

δ2

aδ2?2(p0?pa)δaδ+p0,0≤δ≤δa （2-16）

国内部分学者为用Sigmoid函数来描述作用在支护结上的压力与护结构位移的关系比较合理，建立非极限状态的压力计

p=p0+(pcr?p0)(δδcr2α(1?)δcr （2-17） 1+e

其中pcr为极限平衡状态下土压力，δ为支护结构移，δcr为土体的极限位移，α为与等因

卢国胜［26］参考土体压缩情况下变形特性和有元法为用如下分段曲线拟合土压力比符土

a=2csa'δa'δ1+B(?)aδa ；

pp=p0[1+'δ'p

δpD(?)+

1+γZa2cδa （2-18）

其中p'

a为介于静止土压力和主土压力之间的土压

p为介于静止土

压力和被动土压力之间的土压力，p0为静止土

为填土内摩擦角的函数，δ'

a、δ'

p为实际位移，δa、δp分别为主动土

动土压力极限位移。

赵锡宏［27］建议采用双曲函数拟基坑土压力和位之

徐日庆［28］提出考虑位移时间的土压力计算方

p=p0+e?ntsin(πδδcr?p0) （2-19） 2δcr

其中p为土压力，p0为静止土压力，δ为土位移（取正值），δcr体

目前虽然上述学都给出了土压力与位移的关系表达式，但是其模的准确还有待究，而且关系表达式复杂，需要参数较多，在目的基工程

2.2水压力计算

支护结构上作用的布荷载主要是土压力，但是当基坑开挖范围内有地下水时，还考虑地水压力。压力的计算要考虑诸多因素，例如下水的补给情况、排水处方式、季节变和

目前计算地下水以下的水、土压力有两种方法［29］,［30］，即“土分算”（计算示如图2-4）和“水土合算”（计算图示如图2-5）。两计算理

（1）水土分算

H1z

K[γH1+γ(1)]γw(H-H1)

图2-4水土分算

地下水位以上部分：δa=γZka

地下水位以下部分：δa=ka[γH1+(Z?H1)]+γw(Z?H1)

其中：H1——地面距地下水位处

γw——水的重度；

Z——计算点距地面

γ——土的重度。

（2）水土合算

zH1

KaγH1γsat(H-H1)Ka

图2-5水土合算

地下水位以上部分：δa=γZka

地下水位以下部分：δa=ka[γH1+γsat(Z?H1)]

2-20）2-21）2-22）2-23）（（（（

其中：H1——地面距地下水位处

Z——计算点距地面

γsat——土的饱和的

γ——土的重度。

目前许多学者对工程采用哪种计算方法没有统的定论。工程界一般认为，对于性土和粉土应按水土压力分算则，然后将计算结果相加。对于粘性土，可按水土压力合算原则。但也人认，粘性土中，主土压力按水土合算，被土压力按土分算。根据有效应力原理，水土合是缺乏理论根据的，但是由于有效力指标较难获得，而且一些实例资料表，在泥质粘土和夹粘性土中，其平水压力不到整个侧压

2.3增量法与总量

深基坑工程在基坑开挖和填过程中，荷载和内支撑组成都在发生变化。分工况计算其内力和位移时，必须考各施工工况间力和位移继承性。目前考虑深基坑程施工过程相关特性设计方法主要有两种，即增量法总量法（

采用总量法计算时，荷载主要为各施工工况际作用支护结构上的土压力、土体抗力支撑结构施加的预应力。由于多撑支系受力的最大特点在于内支撑结构是在支护结构支点处已经产生一定变之后起作用的。基坑开的过程，就是一个支护结受力后变→施加支撑→开挖→支护结构和支撑结受力后再变形的不断重复的过程。所以用总量法分析基坑支护的受力问题时，必在施荷载的同时在支处施加上一工况点产生的先期水平位，由此直计算当前施工工况

采用增量法计算，就在施工的各个工况，对工况已形成的结构体系施加相应的荷载增（对于多支撑支护体系主要有内撑结装时施加的预应力和拆除时引起的反向支撑力，土压力的增量及挖除土体弹性力的释放等），计荷载增量作用下支护结构内力和位，并将该荷载增量作用下支护体系产生内力和位移与前一工况完成后支护体系生的内力和位移叠加，得到体系在当前施工况的际内力和位移，而真实地模拟基开挖的全过程。所以在量法中，荷载从上一个工况

所计算的支护结构的内力和位移也是相对前一个施工阶段完成后内力

以上阐述了增量法的基本计算原理，下面尝试从理论上示增法能够考虑开挖过程的原因，并阐述量如

图2-6(c)为不考虑开挖过的计算简图，是2次开挖后基坑的受力状态。如果图2-6(a)与图2-6(b)所示的2次增量计算结果图2-6(c)算结果相同，则明逐增量计算是不必要的，不能拟实际开挖过程。如果二计算结果不同，可以通过发二所存在的差，进而分析生这种差别的因及

K1s2q2

K2s1qK2s12s2h2Kh11h22q1

(a)(b)

图2-6增量法计算原理图 (c)

假设考虑开挖过程时，非开挖一侧土体主动土压力，则图示土力可

q1=γzKa (z

q1=γh1Ka (z≥h1) （2-25）

q2=γ(z?h1)Ka (h1

q2=γ(h2?h1)Ka (z≥h2) （2-27）

q=γzKa (z

q=γh2Ka (z≥h2)其中，γ为土体重度。（2-29）

从上述土压力表达可以看出，无论是在三角形分布区还是在矩形分布区，q=q1+q2均成立。若分别用{q}、{q1}、{q2}表示有限元计算时压力节点处等

{q}={q1}+{q2} （2-30）

假定[Kp]为支护结构离

s1]为第一次开

动区土体所形成的刚度矩阵；[K2

s1]为第二次开挖后动区土体所形

矩阵；[K2

s2]为第二次开挖时挖掉部分的体在第一次开挖计中

度矩阵；[KB1]第一道支撑所形成的度矩阵，上式刚度矩阵中上标1表示工况1，下标s表示土弹簧，下标1表开剩下的土弹簧，下标若是2则表示开挖掉的土体弹簧；{x1}为第次开后支护结构发生位移向量(即相应于图2-6a所示状态)；{x2}为第二次开挖后支结构发生的位移增量(即相应于图2-6b所示的状态)；{x}为不考虑开挖程算出的位移向量(即相应于图2-6c所示的状态)。{T1}、{T2}分别为第1次和

则第一次开挖后、第二次开挖后、不考虑开挖过的三个状态的有限元计算程别

{[Kp]+[K1

s1]}{x1}={q1}+{T1} （2-31）

{[Kp]+[K2

s1]+[KB1]}{x2}={q2}+[K2

s2]{x1}+{T2} （2-32）

{[Kp]+[K2

s1]+[KB1]}{x}={q}+{T1}+{T2} （2-33）

第二步开挖的土弹簧刚度矩阵与剩下的土弹簧刚度矩之和应等于第一步开挖后剩下弹

[K1

s1]=[K2

s2]+[K2

s1] （2-34）

由于{q}={q1}+{q2}，将上式代

{[Kp]+[K2

s1]}{x1}+{[Kp]+[K2

s1]+[KB1]}{x2}={[Kp]+[K2

s1]+[KB1]}{x}（2-35）

上式左端是考虑一、二次开挖计算果的有限元方程的左端项的叠加，右端是不考虑开挖过程时有方程的左端项，为总量法的计算方法。由上式可得，如左边存在[KB1]{x1}，就可以到{x1}+{x2}={x}，则支结构内力相同，这就意味着考考虑开挖过程计算结果是相同的。但实上第1道撑是开挖到h1处才施加上去的，此前

不会存在[KB1]{x1}这一非0项。因此得出结论：不考开挖过程的计算方法是假定在所支撑施工完后进行开挖，考虑开挖过程的计算方法即增量法是边挖边施工支撑，这二者的根本别。增法考虑了挖

由于总量法和增量法都可以考开挖过程的相关特性，在基坑支护设计中都可以采用。但总量法只能用于线性受力继承性问题的分析中，增量法是解决非性受力继承性问的有手段（也可应用于线性受问题的分析，但不如总量简便。）而当前在基坑支护计中，基坑支护构施工工越来越复杂，以增

考虑到以后便于利用本文方法编制专业计算件的需要，本文亦采用增考

第3章弹性支点法及其不合理

3.1弹性支点法

我国《建筑基坑支护术规程》(JGJ120-99)推荐深基坑设计采用弹性支点法。性支点法横向受荷桩分析中被广泛应用。实际上目前国内三排桩支护计算软—启明星、理正、汉都主要以

3.1.1弹性支点

弹性支点法将支体系分解为支撑框架平面和竖向支护体平面，并分别平面问简化计，两平面之间依靠弹性支座的水平支座反力建立联系(如图3-1)。

主动区被动区FFFFFFFF(a)

实际状态(b)竖直平面内围护结计算(c)水平面内支

图3-1 弹性支点法

1）在竖直平面内的支护结构即基坑四周的排桩中合理选取具有代表性有限个桩作为算，每个计算单元视为一个独立竖放的弹性地基梁，而把内支撑结构为刚度系数为K的性支。主动土压力为梁上荷载，动区视为刚度Kz随深度性增大的弹性支座（土弹簧），即用“m”法。由此可弹性地基梁的内、变

2）内支撑视为一个平放置的平面杆件结构，将竖直支护结构计算中内支撑处弹性支座约束反力F反向施加内支撑结构上，作为它所受的荷载。在用计算中是将桩各层支撑的弹反力等效水

的四周围梁上进行计算。如图3-1(c)，体系边界条一般设计人员根据经验假定，由此可得内撑面结

3.1.2等效刚度系数

杨敏、熊巨华［35］通过对截面形式规则的基坑的算研，给出了对撑或角撑情况下内支撑效度

弹性支点法中弹性支座的弹簧刚度系数定义为支结构的等效水平刚度系数。根刚

K(x)=q(x)δ(x) （3-1）

式中：K(x)——内支撑结构任意点对支护结构的

q(x)——支护结构对内支结构上任意点的水平

δ(x)——内支撑结上任意点的法

当支护结构对内支撑结构上任意点的平作用力q(x)沿撑结

分布，且基坑形状为长条形并采用撑时，支点处的水刚

2?EZAZ （3-2） K=S?L

当内支撑布置为角撑或角撑加对时，支点处的水平刚

2?α?EZAZK=sinθ （3-3） S?L

式中：α——与支撑松弛有关的折减系数；它取决于施工误、圈的变以及混凝土蠕变引起的内支撑梁刚度的降低，一

EZ——支撑构件材料的弹性

AZ——支撑构件断

L——支撑构件的受压计算

S——支撑的水平

θ——角撑与腰梁之间的夹角，内支撑系统为对撑

规范中也规定：支撑系(含具有一定刚度的冠梁)或其与锚混合的支撑体系水平刚度系数KT按支撑体与排桩、地连续墙的空间作用协同分析方法确定；亦根据空间作用协同析方法直确定支体系及排或

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