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近几年,我国城市地铁建设得到迅速发展,明挖地铁车站工程也越来越多。而钢支撑+排桩这一基坑支护组合型式,以其应用范围广,施工操作性强、进度快,钢支撑系统可循环利用,而被广泛应用于我国地铁车站建设中,保证了各工程的施工工期和安全,取得了巨大的经济效益。在以控制基坑变形为主的今天,解决了钢支撑稳定问题深基坑的稳定性也就有了保证,因此,钢支撑内力大小成为实现这一目的的关键因素。
目前,国内外对于钢管的极限承载力并没有统一和明确的理论和规范,本文首先对这一问题进行了分析和总结;并以北京某明挖地铁车站深基坑工程为背景,研究了影响钢支撑内力的几项因素:重点分析了不同预加轴力、钢支撑刚度、围护桩刚度以及环境温度变化对钢支撑内力的影响。通过FLAC3D软件对基坑开挖过程进行模拟,将其与现场监测数据进行对比分析,提出了钢支撑施加预加轴力的合理数值,明确了钢支撑型号和围护桩桩径对内力的影响,并针对施工环境中多变的温度因素,提出了减弱其影响的具体措施。
通过本文的研究和分析得到如下几点结论:(1)钢支撑极限承载力问题建议根据最大强度理论进行分析,按钢管发生柱形屈曲即整体失稳来计算;(2)合理的预加轴力数值应使支护体系紧密接触,形成共同受力、同步变形的效果;经过综合比较分析,其数值建议取轴力设计值的80%;(3)钢支撑刚度在基坑开挖过程中对轴力值基本无影响;围护桩刚度的变化是基坑开挖过程中影响轴力的重要因素,桩径大小与轴力大小变化成反比;(4)钢支撑轴力数值的波动与温度变化直接相关,表现为温度升高,轴力值增加,反之,轴力值降低,且其对距地面较近处支撑影响更大;钢支撑预加轴力时,应选择气温较低时间段进行,以减小温度变化影响。