伺服钢支撑系统通过实时监测并调控千斤顶液压实现轴力补偿,较传统钢支撑能更有效控制围护结构变形,减小基坑开挖对周围环境造成的影响,因此近些年在软土地区基坑工程中被不断推广应用。目前,对采用伺服钢支撑的基坑工程案例研究不足,不仅缺少相关计算方法为支护结构设计提供理论支持,且缺少合理的控制准则去调控伺服钢支撑轴力。因此,亟须深入研究伺服钢支撑支护结构的受力变形特性,为设计施工提供一套合理的计算方法。本文基于弹性地基梁法与非极限土压力模型,推导了计算伺服钢支撑支护结构受力变形的控制算法;进一步应用控制算法对伺服系统进行案例模拟及参数分析;最后总结已有工程案例的实测数据,验证算法合理性,主要研究内容及成果如下:(1)伺服钢支撑支护结构的受力变形控制算法研究。引入墙土摩擦力与土体内摩擦力同墙体变形的发展公式,建立非极限土压力模型,并将该公式嵌入弹性地基梁模型的控制方程中。采用混合边界条件模拟伺服钢支撑作用效果,并应用杆系有限元法进行求解,计算过程中迭代修正支撑刚度矩阵模拟求解基坑开挖过程中伺服钢支撑的作用效果。最后结合TNEC基坑工程案例,检验算法中土压力模型及墙体受力变形计算结果的合理性。(2)伺服系统控制算法的工程应用及参数分析。选取3处采用伺服钢支撑的典型基坑断面,利用算法研究各断面支护结构的受力变形特性:案例一揭示了伺服钢支撑的工作机理;案例二对比预应力钢支撑与伺服钢支撑的作用效果及两者轴力发展过程;案例三分析了混凝土支撑与伺服钢支撑混合使用时支撑间的相互作用关系。最后得到了伺服钢支撑采用不同调控准则对墙体变形及弯矩的影响规律。(3)伺服系统控制算法验证及工程实测数据分析。结合某隧道工程中应用伺服系统的基坑工程实测数据,对比三处基坑断面墙体变形计算值,验证算法合理性;结合已有参数分析结论,进一步研究伺服系统控制下围护结构变形、支撑轴力、地表沉降等发展变化规律。研究结果表明,伺服钢支撑能有效限制墙体最大变形,支撑处墙体变形可被限制在较小范围且墙体最大变形位置会下移至开挖面以下;伺服钢支撑可有效避免轴力损失现象;地表沉降在支撑安装后可一定程度限制,但总体趋势仍是沉降量不断增大。