交通荷载作用下基坑支护结构受力变形分析

摘要

近年来,城市道路改建工程及地铁建设工程日渐增多,这类地下工程所处的环境十分复杂:地下管线、输水管道等市政设施均埋设在原有道路下面,基坑周边还作用有行驶的车辆等附加荷载。在保证基坑正常施工的同时,还要保证道路正常通行,这为地下工程安全施工带来了困难。因此研究车辆荷载作用下基坑支护结构受力变形规律对工程建设有十分重要的理论价值和实用价值。本文以郑州市改扩建工程京沙快速通道基坑监测工程项目为背景,用数值模拟的方法模拟交通荷载作用下基坑支护结构的内力及位移变化规律。通过对工程实例监测数据分析总结,研究了车辆荷载对基坑支护结构内力及变形的影响。主要研究成果和结论如下:
　　 1)通过将车辆荷载简化为等效的集中静载、半波正弦荷载、移动荷载和随机荷载,能够较好地模拟车辆与路面结构之间的相互作用。在数值模拟分析中,较系统地研究了集中静载荷与半波正弦荷载作用下支护结构内力及变形的变化规律。在集中静荷载作用下,基坑支护结构内力及变形随荷载作用位置不同而有较大的差异,荷载作用位置距基坑越近,支护结构产生的内力及变形越大,当荷载作用位置超过一定距离后,外加荷载对支护结构内力及变形的影响可以忽略不计。
　　 2)为了模拟交通荷载的波动效应对基坑支护结构内力及变形的影响,本文将交通荷载简化为半波正弦荷载。动荷载作用在基坑周边位置距基坑支护结构越近,引起的内力及变形就越大,与静荷载作用引起的结构响应有相同的规律。另外半波正弦荷载的角频率对支护结构体系也有一定的影响,锚杆轴力随着荷载角频率的增大而减小;支护桩水平位移随着荷载角频率的增大而增大;支护桩内力随着荷载角频率的增大而减小。
　　 3)本文结合工程实例,对工程现场监测数据的分析结果表明,车辆荷载作用在基坑周边距基坑支护结构位置越近,基坑支护结构产生的内力和水平位移越大。通过将数值模拟结果与工程实例监测结果进行了对比分析,基坑支护结构内力及位移的变化规律基本一致,验证了数值模拟结果的可靠性。