【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下工程，特别涉及一种狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法。
技术介绍
1、在软土富水地区深大基坑的施工过程中，土方卸载、坑底承压水顶托等作用下会导致坑底土体出现回弹隆起变形，立柱桩受桩土摩擦作用发生竖向抬升变位。基坑支护结构一般采用“一柱一桩”施作方式，基坑支护结构各个竖向立柱之间、立柱与围护墙之间等都极易出现相对的差异性隆沉，基坑的水平支撑结构承受横向轴力，差异性隆沉将导致水平支撑结构的受力状态更加复杂，一旦节点差异超限必将导致水平支撑结构、逆作楼板出现开裂甚至折断等安全隐患。
2、目前的地铁、地下快速路工程以宽度约20m的狭长深基坑最为典型，一般第一道水平支撑采用钢筋混凝土支撑，其余各道水平支撑大多采用钢支撑，其中，钢筋混凝土支撑通过强化节点，具备一定的复杂受力条件包括拉、压、剪、扭等的承载能力；跨度较长的钢支撑承受水平轴压，其中间依靠单根立柱桩作为竖向支撑，在此情形下，立柱桩一旦发生竖向隆起变位，则必然引发钢支撑发生过量挠曲变形，大幅提高钢支撑的失稳破坏风险，而且局部钢支撑一旦发生失稳破坏，极易引发基坑支撑体系发生整体连续破坏，造成整个基坑坍塌，引发的潜在安全风险难以预计也不可控制。因此，如何准确评估水平钢支撑实际的安全受力状态，是本领域技术人员亟需解决的技术难题。
技术实现思路
1、针对现有狭长深基坑开挖施工过程中因土方卸载、承压水顶托等作用下带动立柱出现差异隆沉，导致水平钢支撑出现失稳破坏风险的问题，本专利技术的目的是提供一种狭长深
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法，步骤如下：
3、s1:立柱底部固接于基坑底部的立柱桩，立柱顶部连接于第一道水平支撑，立柱上竖向设置多个与水平钢支撑的数量及位置相对应的支座，水平钢支撑的一端固接于狭长深基坑的一侧围护墙，水平钢支撑的另一端安装伺服轴力补偿系统的轴力补偿装置，并与另一侧的围护墙相抵，水平钢支撑的中部支撑于支座，横截面呈u形的固定框架套设于水平钢支撑外侧并连接于支座，建立狭长深基坑内立柱和水平钢支撑的力学模型，计算或实测支座截面的轴力p,推导得出支座截面内力弯矩mmid；
4、s2:根据所述步骤s1得出的支座截面的轴力p和支座截面内力弯矩mmid，并结合水平钢支撑弯矩作用平面内的稳定性计算公式，得出给定轴力p下立柱差异隆沉量最大限值δvmax，作为监测立柱隆沉的安全评价依据，反之，根据当前立柱差异隆沉量δv得出轴力最大限值pmax，为水平钢支撑轴力补偿的施加提供依据。
5、本专利技术的狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法，首先，建立狭长深基坑内立柱和水平钢支撑的力学模型，计算或实测支座截面的轴力,推导得出考虑立柱差异隆沉的支座截面内力弯矩，并结合水平钢支撑弯矩作用平面内的稳定性计算公式，得出给定轴力下的立柱差异隆沉量最大限值，从而为后续监测立柱隆沉提供安全评价依据；反之，根据当前立柱差异隆沉量得出水平钢支撑允许施加的最大轴力限值，并通过与轴力补偿装置的轴力实测读数进行对比可知水平钢支撑当前受力状态是否满足稳定性安全要求，从而为水平钢支撑轴力补偿的施加提供依据。因此，该评价方法能够快速得出当前立柱隆沉量下的水平钢支撑的最大轴力施加限值，以及给定水平钢支撑轴力条件下的立柱差异隆沉量最大限值，为狭长深基坑的水平钢支撑失稳安全风险评判及预测提供理论分析方法，实现立柱差异隆沉、给定轴力下的水平钢支撑的稳定性安全状态评价，从而为后续相应补救措施的及时实施提供依据。
6、进一步的，所述步骤s1中，支座截面的轴力p通过轴力补偿装置读取，或者根据围护墙相对水平侧移计算，公式如下：
7、p＝eaδh/l
8、其中，p为支座截面的轴力；
9、e为水平钢支撑的弹性模量；
10、a为水平钢支撑的横截面积；
11、δh为围护墙在水土压力作用下的相对水平侧移；
12、l为水平钢支撑的长度。
13、进一步的，所述步骤s1中，根据结构力学推导得出所述支座截面内力的弯矩mmid，如下：
14、
15、其中，e为水平钢支撑的弹性模量；
16、i为水平钢支撑的惯性矩；
17、q为水平钢支撑的自重；
18、l为水平钢支撑的长度；
19、p为支座截面的轴力；
20、me为水平钢支撑端部初始安装偏心距；
21、δv为因立柱隆起导致的支座竖向位移；
22、me为水平钢支撑端部初始安装偏心距。
23、进一步的，以支座截面中心作为x轴的坐标原点，将所述支座截面内力的弯矩mmid简化为沿水平钢支撑轴线呈线性分布的弯矩分布函数mx，公式如下：
24、
25、其中，mmid为支座截面内力的弯矩；
26、me为水平钢支撑端部初始安装偏心距；
27、l为水平钢支撑的长度；
28、∣x∣为当前计算弯矩的支座截面内力的水平坐标的绝对值。
29、进一步的，所述步骤s2中，水平钢支撑弯矩平面内的稳定性计算公式如下：
30、
31、其中，p为支座截面的轴力；
32、为平面内轴心受压构件稳定系数；
33、a为水平钢支撑的横截面积；
34、p'ex是计入抗力分项系数后欧拉临界力的设计值；
35、f为强度设计值；
36、βmx为等效弯矩系数；
37、wx为在水平钢支撑弯矩作用平面内对受压最大纤维的毛截面模量；
38、mx为沿水平钢支撑轴线呈线性分布的弯矩分布函数。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法，其特征在于：所述步骤S1中，支座截面的轴力P通过轴力补偿装置读取，或者根据围护墙相对水平侧移计算，公式如下：
3.根据权利要求1所述的狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法，其特征在于：所述步骤S1中，根据结构力学推导得出所述支座截面内力的弯矩Mmid，如下：
4.根据权利要求3所述的狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法，其特征在于：以支座截面中心作为x轴的坐标原点，将所述支座截面内力的弯矩Mmid简化为沿水平钢支撑轴线呈线性分布的弯矩分布函数Mx，公式如下：
5.根据权利要求4所述的狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法，其特征在于：所述步骤S2中，水平钢支撑弯矩平面内的稳定性计算公式如下：
【技术特征摘要】
1.一种狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法，其特征在于：所述步骤s1中，支座截面的轴力p通过轴力补偿装置读取，或者根据围护墙相对水平侧移计算，公式如下：
3.根据权利要求1所述的狭长深基坑内立柱和水平钢支撑安全受力状态评价方法，其特征在于：所述步骤s1中，根据结构力学推导得出所述支...
【专利技术属性】
技术研发人员：周泉吉，吴小建，陈峰军，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。