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基坑设计常用计算软件比较

基坑设计常用计算软件比较 　　摘要：本文通过工程实例，对几种常用的基坑设计计算软件的结果进行了比较分析，供设计同行参考。 　　关键词：基坑；理正深基坑；Frws；Plaxis 　　引言 　　随着我国经济社会的高速发展，工程建设领域的深基坑工程越来越普遍。在目前阶段的深基坑设计中，我们设计人员一般按照单元平面问题考虑，最常用的是增量法（m法），常用的计算软件有理正深基坑、同济启明星Frws等。当基坑较为复杂时，我们采用Midas gts，Plaxis，Ansys，Flac等有限元软件进行数值模拟分析，作为常规计算软件的校核和补充。本文通过工程实例，对我们深基坑设计中常用的理正深基坑、Frws、Plaxis三种设计软件的计算结果加以分析比较，得出一些结论，供设计同行参考。 　　1 工程概况 　　某水池基坑工程，基坑宽20m，开挖深度12m。基坑支护采用地下连续墙+3道钢筋混凝土内支撑，地连墙接头处设旋喷桩止水。地下连续墙厚800mm，墙深20m，3道钢筋混凝土内支撑构件截面宽600mm，高800mm，分别位于地面以下1m，5m和9m处，支撑平面间距5m。地下连续墙及内支撑均采用C30混凝土，容重25kN/m3，弹性模量E=3×104MPa，泊松比ν=0.2。 　　根据详勘报告，拟建场地地貌类型为滨海平原，地势较为平坦，地下土层分布大致稳定，地层分布自上而下为：○11杂填土、②1粉质粘土、③淤泥质粉质粘土厚、⑤1粘土、⑥粉质粘土、⑦1砂质粉土等，地下水埋深1m。各土层计算参数接下来，我们将分别采用理正深基坑、Frws、Plaxis三种计算软件对该基坑支护进行计算分析。 　　2 理正深基坑计算结果 　　理正深基坑是我们基坑设计中最常用的计算软件，该软件界面友好，使用简单，适用支护类型较广，且提供国家及多个地方规程作为可供选择的计算依据，计算结果简单明确，能较好的与规范衔接。工程实例计算结果。 　　3 FRWS计算结果 　　同济启明星深基坑支护计算软件Frws也是我们基坑设计中常用的计算软件之一，特别是在上海地区的设计院，该软件应用非常广泛，其界面友好，适用多种支护型式，使用简单，计算结果简单明确且考虑了国家和上海市规范，工程实例计算结果。 　　4 Plaxis2D计算结果 　　Plaxis2D是由荷兰公司开发的专门用于分析岩土工程变形和稳定性的大型有限元计算程序。该程序计算功能强大，能自动划分网格，可模拟分析线弹性、理想弹塑性、软土模型、硬化模型和软土流变模型等复杂本构模型的土体，还可模拟施工步骤进行多步计算。 　　针对工程实例，根据对称性选取一半作为研究对象，有限元计算模型宽取50m（其中10m宽为开挖宽度的一半），高取30m。采用平面应变有限元模拟基坑的开挖过程，岩土体采用15节点三角形平面单元，土体材料模型采用摩尔库伦（Mohr-Coulomb）模型，地下连续墙和内支撑均采用线弹性模型，其中地下连续墙采用板单元模拟，内支撑采用锚锭杆模拟，通过界面强度折减因子Rinter考虑结构与其相邻岩土之间的粘聚力和内摩擦角。模型的底部边界施加完全固定约束，左、右侧施加水平约束边界条件。计算模型见图5，考虑坑边20m范围超载2t/m2。建立几何模型后，即可生成有限元网格，Plaxis具有完全自动有限元网格划分功能，网格划分精度选择中等粗糙度，同时人工对地下连续墙靠近坑底部分进行加密处理。 　　为了分析模拟地下水对支护内力及变形的影响，现建立两组模型，分别模拟存在地下水和不存在地下水的情况，当考虑地下水影响时，模型底边线设为封闭的渗流边界，并分步考虑基坑开挖时坑内降水、坑外水头差下的地下水渗流影响，计算结果所示。 　　当不考虑地下水影响时，静水压力线设为模型底边线，并把地下水以下的土体容重设为饱和容重。 　　5 计算结果分析比较 　　该基坑工程现已完成，施工过程中对支护变形、地面沉降及支护内力等进行了监测，表2汇总了上述软件的计算结果和施工实测值。 　　可以看出： 　　（1）地连墙内力：理正深基坑、Frws与Plaxis（考虑地下水）三者的计算值较为接近，且与施工实测值相差较小，考虑到规范要求的内力放大安全系数1.25，上述三种软件计算值均可满足设计要求。 　　（2）地连墙变形及地表沉降：理正深基坑、Frws 与Plaxis（不考虑地下水）三者计算出的支护变形较为接近，且与施工实测值相差不大，特别是Plaxis（不考虑地下水）的计算值与实测值非常接近，可作为基坑设计时预估变形的重要参考。 　　（3）Plaxis（考虑地下水）计算出的支护变形和地面沉降均较实测值偏大较多。 　　6 结语 　　通过上述计算及比较分析，可以得出如下结论： 　　（1）一般基坑设计时，可采用理正深基坑或Frws的计算内力

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