组合弹性边界在基坑内支撑平面杆系有限元分析中的应用

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(中南勘察设计院(湖北)有限责任公司，武汉 430071)

组合弹性边界在基坑内支撑平面杆系有限元分析中的应用

李松，马郧，李受祉，刘佑祥，张德乐，张晓玉

(中南勘察设计院(湖北)有限责任公司，武汉 430071)

内支撑平面杆系有限元计算是基坑支护结构设计不可或缺的一环，其中边界条件的选择尤为重要。为解决目前基坑内支撑平面杆系有限元计算中边界设置不合理的现状，引入仅受压法向弹簧与切向弹簧形成组合弹性边界，采用有限元方法对基坑内支撑平面计算进行分析，探讨了弹簧刚度系数对内支撑受力和变形的影响。研究结果表明：仅受压法向弹簧与切向弹簧很好地消除了传统约束对内支撑受力与变形的影响，不仅可得到准确的内支撑水平等效刚度，而且可精确计算各杆件内力；内支撑受力与仅受压法向弹簧和切向弹簧刚度系数无关；相比仅受压法向弹簧来说，切向弹簧对内支撑位移起控制作用。该组合弹性边界物理意义明确，弹簧刚度系数取值容易，可在基坑支护设计中推广应用。

组合弹性边界；基坑支护； 内支撑平面杆系; 仅受压法向弹簧；切向弹簧；有限元分析；等效刚度

1 研究背景

随着城市地下空间的快速开发和利用，基坑工程越来越多。规模大、深度深、周边环境复杂已成为基坑工程的显著特点。目前，基坑支护有多种形式，排桩或者地连墙加内支撑是目前应用较多的一种支护结构形式，内支撑因具有支撑刚度大，控制基坑变形和保护周边环境能力强，而且不侵入周围地下空间形成障碍物等优点而被广泛使用。……