在基坑分析中设置内支撑,增加内支撑的面积,为什么围护结构水平位移也跟着增大了,不是应该减少吗?

在基坑分析中设置内支撑,增加内支撑的面积为2A,也就是

某基坑支护结构分析—弹塑性共同变形法.zip

刚度增加2EA,为什么围护结构水平位移也跟着增大了,不是应该减少吗?

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库仑吴汶垣 - 库仑工程师

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其实出现和常识相反的情况时,我们可以反向思考问题:正常情况下我们认为支护结构一定是向坑内移动的,但是当我们的预应力足够大时,支护结构就可能是向坑外移动的,如果是向坑外移动,那么就会出现支撑刚度增加,但是位移却变大的情况。

首先,在本例题中钢支撑是在第三个工况阶段添加的,下面是支撑的参数:

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上图中可以看到支撑具有较大的预应力,约400kN。此时我们回到工况阶段2,可以看到结构的开挖深度和结构位移如下图:

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切换至工况阶段3,可以看到结构的开挖深度,支撑添加位置和结构位移如下图:

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这里我们需要留意一个现象,就是虽然开挖深度增加了,但是位移却减小了(工况2中位移是14.4mm,工况3中是10.1mm),同时内支撑的反力小于了400kN。这说明在工况阶段3中结构并不是向坑内移动的,而是向坑外移动的,也就是说内支撑的预应力已经大于了由于开挖引起的土压力增量,从而推着结构向外移动。

显然,对于这种移动模式(结构向坑外移动),刚度越大的支撑,单位位移情况下预应力较小的越多,因此,推动结构向坑外的位移也越小,从而导致结构的最大位移更大。

需要注意的一点是,工况阶段3中是施加内支撑和开挖同时的,此时软件会先施加内支撑,再开挖。如果真实工况是先开挖,再施加内支撑,那么这两步应该放到两个工况阶段中进行。

在该案例中,如果去掉400kN的内支撑预应力,就可以得到符合常规思路的,内支撑刚度越大,结构的最大位移越小的规律了,因为此时内支撑不会因为预应力主动去推动结构向坑外移动。

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