第4章-内支撑支护技术.pptVIP

5.支撑与混凝土腰梁斜交处抗剪连接节点图4-9钢支撑与腰梁及柱斜交时连接4.4水平支撑的计算方法一、内支撑系统计算内容内支撑结构计算主要包括以下几个方面内容:1）确定荷载种类、方向及大小；2）计算模型和计算假定；3）采用合理的计算方法；4）计算结果的分析判断和取用。二、水平支撑系统计算方法计算方法大致分为三种:第一种是简化计算方法。它将支撑体系与竖向围护结构各自分离计算。压顶梁和腰梁作为承受由竖向围护构件传来的水平力的连续梁或闭合框架,支撑与压顶梁、腰梁相联的节点即为其不动支座。第二种是平面整体分析。它将支撑体系作为一个整体,传至环梁的力作为分布荷载,整个平面体系设若干支座,借助计算机软件进行分析,可同时得出支撑系统的内力与变形解答。第三种为空间整体分析。它即将所有支撑杆件、压顶梁、腰梁、立柱与竖向围护构件视为一个协同工作的整体结构。有条件时,可以采用二种以上的方法进行计算,以资对比互校。最后通过分析、判断,选取较合适的计算成果作为支撑结构断面、节点的设计依据。现阶段绝大部分内支撑系统均采用相对简便的平面计算模型进行分析,当采用平面计算模型进行分析时,水平支撑计算应分别进行水平力作用和竖向力作用下的计算。1.水平力作用下的水平支撑计算方法1）支撑平面有限元计算方法图4-10平面竖向弹性地基梁法计算简图采用平面竖向弹性地基梁法或平面连续介质有限元法时需先确定弹性支座的刚度,对于形状比较规则的基坑,并采用十字正交对撑的内支撑体系,支撑刚度可根据支撑体系的布置和支撑构件的材质与轴向刚度等条件按如下计算公式（4-1）确定。（4-1）式中:KB——内支撑的压缩弹簧系数（kN/m2）；——与支撑松弛有关的折减系数,一般取0.5～1.0；混凝土支撑与钢支撑施加预压力时,取a＝1.0；E——支撑结构材料的弹性模量（kN/m2）；A——支撑构件的截面积（m2）；l——支撑的计算长度（m）；S——支撑的水平间距（m）。2）支撑三维计算方法一般情况下,基坑外侧的超载、水土压力等侧向水平力通过围护体,将全部由坑内的内支撑系统进行平衡,围护体仅起到挡土、止水以及将水平力通过竖向抗弯的方式全部传递给内支撑,并不参与坑外水平力的分担。当基坑形状具有较强的空间效应时,比如拱形、圆形情况或者基坑角部区域,围护体还将同时承受部分坑外水平力,在该情况下如按照上述计算方法对内支撑进行内力和变形进行计算分析,将高估了内支撑实际的内力和变形,造成不必要的浪费,此时应采用能考虑空间效应的空间计算模型,空间弹性地基板法的求解可采用通用有限元软件,一般可先通过有限元软件自带的前处理模块或其它有限元前处理软件建立考虑围护结构、水平支撑体系和竖向支撑系统共同作用的三维有限元模型,模型需综合考虑结构的分布、开挖的顺序等,然后用有限元程序分步求解。2.竖向力作用下的水平支撑计算方法竖向力作用下,支撑的内力和变形可近似按单跨或多跨梁进行分析,其计算跨度取相邻立柱中心距,荷载除了其自重之外还需考虑必要的支撑顶面如施工人员通道的施工活荷载。此外,基坑开挖施工过程中,基坑由于土体的大量卸荷会引起基坑回弹隆起,立柱也将随之发生隆起,立柱间隆沉量存在差异时,也会对支撑产生次应力,因此在进行竖向力作用下的水平支撑计算时,应适当考虑立柱桩存在差异沉降的因素予以适当的增强。三、支撑系统设计计算要点支撑结构上的主要作用力是由围护墙传来的水、土压力和坑外地表荷载所产生的侧压力。本节关注的支撑体系的设计计算更倾向于支撑构件的强度、稳定性以及节点构造等方面内容，主要有如下几个方面的内容:1）支撑承受的竖向荷载,一般只考虑结构自重荷载和支撑顶面的施工活荷载,施工活荷载通常情况下取4kPa,主要是指施工期间支撑作为施工人员的通道,以及主体地下结构施工时可能用作混凝土输送管道的支架,不包括支撑上堆放施工材料和运行施工机械等情况。2）围檩与支撑采用钢筋混凝土时,构件节点宜采用整浇刚接。采用钢围檩时,安装前应在围护墙上设置竖向牛腿。3）支撑结构上的主要作用力是由围护墙传来的水、土压力和坑外地表荷载所产生的侧压力。4）支撑与围檩体系中的主撑构件长细比不宜大于75；联系构件的长细比不宜大于120。四、水平支撑体系基本构件设计1.水平支撑的截面设计支撑截面设计方法基本上与普通结构类似，作为临时性结构尚可作如下一些规定:1)支撑构件的承载力验算应根据在各工况下计算内力包络图进行。2)水平支撑按偏心受压构件计算。杆件弯矩除由竖向荷载产生的弯矩外,尚应考虑轴向力对杆件的附加弯矩,附加弯矩可按轴向力乘以