临近大型输水隧洞深基坑开挖有限元计算分析
深基坑开挖与支护的有限元数值分析

深基坑开挖与支护的有限元数值分析
刘兰兰;李晓乐
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2016(000)002
【摘要】本文以鸿升深基坑工程为背景,针对基坑开挖过程中支护结构的变形及土压力的性状进行了研究,并运用GTS大型有限元软件对实际工程在分步开挖过程中的位移场、内力的分布进行了分析,为同类工程提供有意义的参考.
【总页数】1页(P4)
【作者】刘兰兰;李晓乐
【作者单位】长春建筑学院 130607;长春建筑学院 130607
【正文语种】中文
【相关文献】
1.深基坑开挖与支护的有限元数值分析 [J], 徐健
2.深基坑开挖与支护过程的平面有限元数值分析 [J], 冯永冰
3.深基坑开挖及支护对临近既有铁路高路堤边坡影响的有限元数值分析 [J], 张河
4.软土深基坑分区开挖顺序对支护桩及城轨隧道影响的数值分析 [J], 徐国元;邱蕴佳;刘启清
5.模拟深基坑开挖和支护全过程的有限元数值分析 [J], 徐杨青;王永宁;程杰林因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
深基坑开挖有限元模拟分析

山 西 建 筑
S HANXI ARC TU HI EC RE I
V0 . 7 No 2 13 . 4
Au . 2 1 g 01
・57 ・
文章编号 :0 9 6 2 (0 )4 0 5 ・2 10 — 8 5 2 1 2 — 0 7 0 1
收稿 日期 :0 10 -1 2 1 42
图 2 基坑开挖连续墒水平位移
作者简介: 杜习磊(96 ) 男, 18- , 扬州大学建筑科 学与工程 学院硕士研究生 , 江苏 扬州 25 1 202 花 雷(9 1 ) 男, 18一 , 扬州大学建筑科学与工程学院硕士研究生, 江苏 扬州 25 1 202
束后 , 埋 深 7 2 m, 二 级 开 挖 断 面 处 , 大 拉 应 力 值 为 在 . 即 最
6 .6k a 最大压应力发生在一级 开挖结 束后埋深 1 . 15 P ; 2 8m处 , 最
土层① 土层② 土层③ 土层④ 土层⑤ 土层⑥
混 凝 土 连 续 墙
79 . 1. 11 83 . 74 78 . 88 .
工程进行计算 , 还能很好 的得到基坑 开挖 后支护结构 和土 体的变
形, 对基坑进 行监测 … 。
1 工 程特 点
某船闸位于京杭运河徐扬 段入江 口处 , 京杭运 河徐扬段 通 是 航 枢纽 中自上 而 下 的一 个通 航 枢纽 , 基 土质 为 粉质 粘 土 与砂 地 土 , 闸规模 为( 3×20×5 m( 船 2 6 ) 口门宽 ×闸室长 ×门槛水 深 ) 。 基坑支 护部分采用地下钢筋混凝 土连续墙 , 墙体混凝 土为 C 0 3。
深 基 坑 开 挖 有 限 元 模 拟 分 析
深基坑开挖桩锚支护有限元分析的开题报告

深基坑开挖桩锚支护有限元分析的开题报告摘要:深基坑开挖施工是城市建设中常见的工程项目,如何确保施工安全和土壤稳定性是深基坑开挖施工的关键问题。
钢结构锚杆支护作为一种有效的支护方式,已被广泛应用于深基坑开挖工作中。
本文主要研究基于有限元方法的深基坑开挖钢结构锚杆支护的分析和设计。
关键词:深基坑、钢结构锚杆支护、有限元方法、分析与设计1. 研究背景随着城市建设的不断发展,深基坑开挖工程逐渐成为城市建设中常见的工程项目之一。
深基坑开挖施工过程中,由于土体受力变化、孔隙水压力变化等因素的影响,容易引起工程安全问题,如地面沉降、墙体倾斜、管道破裂等问题。
因此,在深基坑开挖施工中,如何确保施工安全和土体稳定性是关键问题。
其中,支护方法的选择和设计,对施工安全和土体稳定性具有重要影响。
钢结构锚杆支护作为一种针对深基坑开挖的有效支护方式,已被广泛应用于国内和国际深基坑开挖工程中。
本研究旨在通过有限元方法对深基坑开挖钢结构锚杆支护的分析和设计进行探究。
2. 研究目的本研究的主要目的是通过有限元方法分析钢结构锚杆支护在深基坑开挖中的工程行为,研究其受力特点和设计优化方式,以此为深基坑开挖施工提供科学依据和理论支持。
具体研究目标如下:(1)运用有限元方法,建立深基坑开挖施工中钢结构锚杆支护的分析模型。
(2)分析深基坑开挖施工中钢结构锚杆支护的受力特点,探究其变形特点和稳定性问题。
(3)设计和优化钢结构锚杆支护的结构参数,提高其受力性能和施工效率。
3. 研究内容和方法(1)研究内容本研究的主要研究内容包括以下几个方面:1. 深基坑开挖的基本原理和影响因素的研究,包括土质特性、水文特征、施工方式等。
2. 钢结构锚杆支护的结构特点、设计原则和应用范围的研究,并对其稳定性和变形特征进行分析。
3. 运用有限元方法,建立深基坑开挖施工中钢结构锚杆支护的分析模型,并对其受力特点和稳定性进行分析和计算。
4. 钢结构锚杆支护结构参数的设计和优化,提高其受力性能和施工效率。
基坑开挖对邻近地铁隧道影响的三维有限元分析

基坑开挖对邻近地铁隧道影响的三维有限元分析摘要:深基坑工程邻近地铁隧道时,由于隧道对变形十分敏感,因此控制开挖引起的隧道变形是基坑成功实施的关键。
模拟和预测基坑开挖引起的隧道变形,一般采用二维有限元方法,但无法考虑基坑的空间效应。
三维有限元克服了二维的缺点,可得到更为准确的基坑、隧道变形形态。
本文以某紧邻地铁的深基坑为例,阐述了基坑开挖对邻近地铁隧道影响的三维有限元分析的模拟方法。
关键词:深基坑;地铁隧道;三维有限元3D FEM Simulation of effect of foundation pit excavation on adjacent tunnelsTan Ke1,2(1. Shanghai Underground Space Engineering Design & Research Institute, East China Architecture Design & Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200002, China; 2. Shanghai Engineering Research Center of Safety Control for Facilities Adjacent to Deep Excavations, Shanghai 200002, China)Abstract:Metro tunnels are prone to displacement, especially when adjacent to deep foundation pit excavations. The key is to control the displacement induced by pit excavation. To predict the displacement, the 2D FEM method is often used but it lacks the means to take into account the 3D dimension effect. The 3D FEM simulation is capable of obtaining more accurate displacement modes of pit and tunnel. A 3D FEM analysis is conducted based on a deep foundation pit excavation adjacent to metro tunnels.Key words:deep foundation pit; metro tunnel; 3D FEM1 引言在城市复杂环境下开挖的深基坑工程,时常面临周边建(构)筑物的保护,深基坑的开挖卸载将引起周边地层的竖向位移,同时围护体的侧向变形会引起地层和周边结构的水平位移。
大型深基坑开挖的有限元分析

大型深基坑开挖的有限元分析郑军;余绍锋【摘要】研究了高铁济南西客站站房及配套工程的大型深基坑开挖问题.首先根据基坑施工的特点,建立基坑开挖问题的力学模型.通过现场勘察与土工试验资料,选定用Mohr-Coulomb模型模拟土体的弹塑性性质.采用ABAQUS软件实现基坑分步开挖过程的分析,揭示了复杂深基坑工程中的受力和变形规律,并给出了一些数值算例.%The excavation for deep foundation pits of Ji'nan West Railway Station and its auxiliary projects were studied in this paper. Based on the construction project of foundation pit, a mechanic model for excavation was firstly proposed. Then the Mohr-Coulomb model was used to simulate the elastoplastic property of soil by site investigations and soil test datas. The ABAQUS software was used to analyse the process of stepped excavation for the foundation pit. The results show the rules of force and deformation of complicated deep excavations. Finally, some numerical examples were given.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2012(028)005【总页数】4页(P124-127)【关键词】深基坑;莫尔-库仑模型;分步开挖;有限元分析【作者】郑军;余绍锋【作者单位】中铁十二局集团建筑安装工程有限公司,太原030024;同济大学土木工程学院建筑工程系,上海200092【正文语种】中文1 引言京沪高速铁路是我国铁路建设上最重要的工程之一,高铁济南西客站站房及配套的地铁一号线是其重要的组成部分。
深基坑分步开挖的有限元分析

考虑到其对存 在的节点 已不起 任何 作用 , 因此 , 可 仑模 型来模拟 土体发生屈服后非线性变形 的性 状。该 软件包括动 于挖掉的节点 , 令其各方向的位移为 0 这样就不 会对 现存节 点产生影 响。在具 , 力模块 、 地下水渗流模块 、 三维隧道软件 、 三维基础软件等。 体的程序操作 中, 可令被 挖掉的节点的位移 相对应 总刚中的元素
的指 导 意 义 。
关键 词 : 深基坑 , 分步开挖, 限元分析 有
中 图分 类 号 : U4 3 T 6 文献标识码 : A
在许多情况下对基坑工程设计起控制作用 的往往是基坑 的变 的应力状态 ) 成挖除单 元 的等效 节点力 , 向作 用在第 二次开 形 反 形 。为进行更精确的分析 , 基坑开挖 工程应力 与变形 的有限元 分 挖面 的边界 点上 , 做该次卸荷后 的位移和应力计算 。在这一步计 析主要特征表现在 : 分析对象 的几何模 型随着开挖 的不 同阶段 发 算 中, 第一道支撑认 为是 被 动的受 力杆 件 , 在水 平和竖 向释放荷 生着变化, 而且 由于被挖掉 的土体 在开挖前 即存在着一 定 的初应 载作用下 , 系统将产生应力增量 和位移增量 。 力, 因此 , 在开挖掉这部分土体 后 , 不仅 分析对象 几何尺 寸发 生变 1 4 开挖 单元 与节 点 的处理 .
深 基 坑 分 步 开 挖 的 有 限 元 分 析
王 和 平
摘 要: 阐述 了深基坑 开挖过程 的有 限元理论 与方法 , 利用 P A S有 限元软件对长 沙市某深基坑 土钉 支护工程分步 开 L XI 挖进行 了模拟计算 , 与施工过程 中全程 动态监测的数据进行对 比分析 , 并 对深基坑土钉支护工程 的设计 与施工具有较好
引水隧洞ansys有限元分析计算书.doc

1.工程概况**水电站位于省**县**河上游主源上,是以发电为主的高水头引水式电站,其中引水隧洞长约18.05km,布置在河流左岸,洞线均处于中高山区,隧洞埋深大,一般在350~450之间,最浅处在火石溪沟,垂直覆厚约为25m,隧洞底坡按2.03‰控制,进水口底板高程为1326m,末端底板高程为1289.42m。
,建筑物级别为3级。
计算目的:本计算仅针对尾部水头116米的高水头钢筋砼衬砌段进行内力分析及配筋计算,断面形式为外马蹄形开挖、过水断面为圆形的衬砌形式。
⑴分别建立2维、3维有限元进行分析,并进行结果合理性分析比较。
⑵根据建立的模型,分析砼和围岩的在受到内水压力和自重应力情况下,其应力应变分布规律。
⑶分别根据3维钢筋应力成果及采用线弹性beam3单元模拟砼的2维内力计算成果,进行裂缝计算和结构配筋分析。
⑷合理性论证:采用本次计算方法,对86米水头马蹄形衬砌断面进行2维线弹性分析,并与理工大计算成果进行比较,进行合理性论证;⑸对于圆形钢筋砼衬砌以外的马蹄形开挖回填砼,采用按照实际情况计算同将该部分作为安全储备,等同围岩考虑的计算进行比较,分析应力差别,论证通常计算将该部分作为安全储备,等同围岩考虑的计算的思路的合理性。
2.不同模拟计算方法的理论常用的钢筋砼有限元有分离式、组合式和整体式3种,分离式是把钢筋和混凝土各自划分为足够小的单元,两者之间使用联结单元模拟其粘结滑移;组合式模型把钢筋和混凝土包含在一个单元中,分别计算钢筋和混凝土对单元的贡献;整体式模型也钢筋和混凝土包含在一个单元中,但统一考虑钢筋和混凝土的作用。
在ansys中对3维钢筋混凝土提供了solid65单元,其concr属性通过定义砼的极限受拉强度和受压强度,就可以确定混凝土在多向应力状态下的破坏准则,计算采用(William and Warnke 1975[4])准则。
用来模拟混凝土的破坏,而且通过定义单元中不同方向的钢筋体积比和钢筋材料属性,模拟钢筋混凝土的材料。
有限元法和极限平衡法在深基坑边坡稳定分析中的应用

图 4 360m 开挖高程方案安全系数为 1115 对应的滑面包络线
图 5 352m 开挖高程方案安全系数为 1115 对应的滑面包络线
315 建基面高程选择 在设计上拟定的厂房坝段建基面高程分别为 36910m、 360m 和 352m 三种方案中 , 36910m 方案 实质上是沙卵石软基 , 360m 方案建基于变形和强 度参 数 相 对 较 低 的 岩 溶 角 砾 岩 弱 风 化 岩 层 , 35210m 方案则全部挖出岩溶角砾岩 ,建基于变形 和强度相对较高的泥质白云岩 。从三种方案塑性 混凝土防渗墙变形和应力来看 ,分布规律和极值
・10・
赖永刚 ,何江达 : 有限元法和极限平衡法在深基坑边坡稳定分析中的应用
20071No15
′
式中 , {ε} 为应变列阵 ; [D ] 为几何矩阵 ,与 形函数有关 ,反映了单元应变与节点位移之间的 几何关系 , 可由弹性力学的几何方程导出 ; {δ } 为位移列阵 。 ( 3 )物理方程 — — — 弹性本构关系 由物理方程 , 可将单元的应力 — — — 应变关系 写为 : ( 3) {σ} = [ C ] {ε} 式中 , {σ} 为应力列阵 ; [ C ] 为本构矩阵 ,取 决于介质的杨氏模量 E 和泊松比 μ ; {ε} 为应变 列阵 。 ( 4 )求解基本步骤 ① 选取坐标系 ,划分单元 ,建立离散化有限元 计算模型 ; ② 给定材料参数 ,计算单元刚度矩阵 ; ③ 由单元刚度矩阵 ,形成总刚矩阵 ,建立系统 的平衡方程 ; ④ 引入边界条件 (荷载和位移边界 ) ; ⑤ 根据平衡方程求节点位移 ; ⑥ 根据几何方程求单元应变 ; ⑦ 根据物理方程求单元应力 。 [5] 212 土体刚体极限平衡稳定性分析理论 B ishop法考虑了条间力的作用 , 并按照下式 定义抗滑安全系数 Fs : τ ( 4) Fs = τ f / τ τ 式中 , f 为沿整个滑动面的抗剪强度 ; 为滑 动面上实际产生的剪应力 。 如图 1 所示 , Ei 及 X i 分别表示法向及切向条 间力 , W i 为条块自重 , Q i 为水平力 , N i 、 Ti 分别为 条块底部的总法向力 (包括有效法向力及孔隙水 压力 )和切向力 。
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临近大型输水隧洞深基坑开挖有限元计算分析
丁艳辉1 ,杨进新1 ,钱晓翔2
(1.北京市水利规划设计研究院,北京 100048; 2.北京市轨道交通设计研究院有限公司,北京 100068)
摘 要:北京市南水北调配套输水隧洞是北京市重要的输水管线,临近隧洞新建基坑时,基坑结构设计需兼顾自身的结构安全和对 既有输水隧洞的结构安全以及检修条件的影响。 采用通用的结构分析软件 SAP84( V6) 和有限元软件 MIDAS 对结构内力进行了计 算,着重分析了拟建基坑开挖前后地层变形特点和输水隧洞的结构内力。 计算结果显示隧洞结构开裂宽度超过规范允许值,分析 认为桩锚支护结构不适用于临近基坑的支护结构。 关键词:输水隧洞;深基坑;有限元;桩锚支护结构;裂缝 中图分类号:TV672;TU476+ .9 文献标志码:A doi:10.3969 / j.issn.1000-1379.2019.02.022
1 工程概况
1.1 团九工程 团九工程盾构段输水隧洞采用圆形断面, 内径
4 700 mm,外径 6 000 mm;一衬为 C50 预制管片衬砌, 厚 300 mm;二衬为钢筋混凝土衬砌,厚 350 mm,二衬 混凝土强度等级为 C30,抗渗等级为 W10;输水隧洞洞
顶覆土约 13 m。 团九工程输水隧洞横断面见图 1。
第 41 卷第 2 期 人 民 黄 河 Vol . 4 1 , No . 2 2019 年 2 月 YELLOW RIVER Feb.,2019
Finite Element Analysis on Deep Foundation Pit Excavation Near Large Water Tunnel
DING Yanhui1 , YANG Jinxin1 , QIAN Xiaoxiang2 (1.Beijing Institute of Water, Beijing 100048, China; 2.Beijing Rail and Transit Design & Research
Institute Co., Ltd., Beijing 100068, China) Abstract: The water conveyance tunnel of Beijing South⁃to⁃North Water Diversion Auxiliary Project is of very important. The structural design of the new foundation pit which is near the tunnel should take into account the safety of its own structure and the influence to the struc⁃ tural safety and maintenance conditions of the existing water conveyance tunnel. The paper used the general structural analysis software SAP84 ( V6) program and finite element software ( MIDAS) to calculate and analyzed the foundation deformation and the structural internal force of the water conveyance tunnel before and after the proposed foundation pit excavation. The calculation results show that the crack width of the tunnel structure exceБайду номын сангаасds the allowable value of the standard, and the analysis shows that the pile⁃anchor support structure is not suit⁃ able for the supporting structure of the adjacent foundation pit. Key words: water tunnel; deep foundation pit; finite element analysis; pile⁃anchor retaining structure; crack
中线南水北调配套团城湖至九厂管道输水工程 (简称为团九工程) 是“ 三厂一线” 之中的“ 一线工 程” ,是北 京 市 南 水 北 调 配 套 工 程 的 重 要 组 成 部 分。 在团九工程输水隧洞北侧拟建地下车库,与其水平间 距为 7.6 ~ 10.0 m。 拟建车库采用全埋法施工,基坑开 挖深度为 15.6 m,采用锚杆加挡土桩的支挡形式。 合 理选取基坑支护形式是团九工程输水隧洞结构安全的 重要保证,通过 2D 有限元计算,分析基坑开挖后地层 以及输水隧洞的结构内力,论证了桩锚支护结构的合 理性和拟建工程的可行性。
图 1 团九工程输水隧洞横断面( mm)
输水管线沿线地面以下 30 m 深度范围内的地层 从上往下依次为粉质黏土( 厚 5 m 左右)、中细砂( 厚
收稿日期:2018-08-21 作者简介:丁艳辉(1981—) ,女,山东淄博人,高级工程师,主 要从事水利工程设计和岩土工程方面的研究工作 E⁃mail:15915292@ qq.com