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高层建筑的兴建和地下空间的开发利用,促进了基坑支护的发展,建筑结构功能要求提升,使得地下工程越挖越深,传统的支护方法已逐步难以满足工程要求,即使能够满足也是建立在巨大的工程造价基础上的。因此,改进和发展支护结构已经迫在眉睫。针对目前传统支护结构的不足,受“予力技术”中“予位移”概念的启发,基于“以柔克刚”的思想,本文提出一种新型支护结构--刚柔复合支护结构,并通过对其概念的科学分析和结构受力性能的数值模拟,得出如下结论:
(1)提出刚柔复合支护结构的概念。即:在传统支护结构受力侧添加一定厚度的柔性材料,使其与传统支护结构组合形成刚柔复合式的支护结构,共同承担侧向土压力。
(2)阐明刚柔复合支护结构的工作机理。主要包含两点:一、根据土压力随支护结构离开土体方向位移增加而减小的特性,利用柔性材料的易压缩性,增加支护结构的位移量,使侧向土压力达到主动土压力值,从而减小支护结构上的土压力;二、在土体变形施加相同能量的基础上,利用柔性材料因变形产生的体变能,减少刚柔复合支护结构刚性部分需要承担的能量,从而降低其所受的土压力。
(3)通过数值模拟,得出刚柔复合支护结构刚性部分受力比传统支护结构减小很多,因此刚柔复合支护结构更具优势,值得在工程中推广。同时,对影响刚柔复合支护结构刚性部分受力的主要因素进行参数分析,以优化其受力性能,使其更经济更安全。
(4)比较支护结构三维和二维分析结果的异同,结果表明支护结构的三维计算比二维计算更合理,与实测值更吻合,尤其在基坑长宽相差不大、空间效应比较明显时,优先采用三维分析。