1、1 1 前 言 基坑工程是一个古老而又具有时代特点的岩土工程课题,特别是 20 世纪以来,国内外 修建了大量的高层建筑、地下工程,并且随着社会技术进步和对环境条件的提高,对基坑工 程设计和施工提出了更高的要求。随着我国高层建筑的高速发展和旧城区改造工程的推 进，出现了许多在闹市区开挖基坑的问题，由于环境条件的限制，不仅要保证基坑内的正 常作业的安全，而且要保证周边边坡的稳定，满足强度和控制变形的要求，以确保基坑周 围的建筑物，地下管线，电缆及道路和施工人员的安全，对深基坑支护结构设计技术提出 了更高更严的要求。悬臂式结构和多层支点混合支护结构已为大部分深基坑支护结构所采 用。 深基坑开挖中大量
2、的实测资料表明:基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大、两 边小，深基坑边坡失稳常常以长边的居中位置发生，这说明深基坑开挖是一个空间问题。 传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的，对一些细长条基坑来讲,这种平 面应变假设比较符合实际,而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以，研究空间 效应对基坑变形的影响是相当有必要的。 深基坑支护结构内力计算是一个古老的传统课题，同时又是一个综合性的岩土工程难 题，它即涉及了土力学中典型的强度与稳定问题，又包含变形问题，同时还涉及到土与支 护结构的共同作用问题。对这些问题的认识及其对策的研究，是随着土力学理论，分析技 术，测试仪器以及施工机械，
3、施工技术的进步和逐步完善的。与支护结构内力计算密切相 关的是作用在结构上荷载计算与一般上部结构内力计算所采用的静、动荷载不尽相同。深 基坑支护结构的静荷载是指作用在结构上的压力，动荷载并非直接作用在结构上而是通过 土体传递到结构上。因此，深基坑支护结构内力计算区别于上部结构内力计算的特点主要 在于动、静荷载的计算。 深基坑支护结构的作用荷载土压力的计算是个十分复杂的课题。传统的朗肯库仑 土压力理论适用于先筑墙后添土的挡墙结构，而深基坑开挖的过程一般是先在地基内施工 桩和墙，然后在内侧挖土；朗肯库仑理论适用于较长的挡土墙，属于平面问题，而深基坑 一般为矩形平面，具有一定的空间影响。基于上述问题，
4、深基坑开挖支护结构土压力计算 问题对经典的土压力理论提出了挑战。此前，大量的浅挖工程和无需支护的实践，使人们 已经习惯于一种常规的“加载”的土力学方法。土中应力与变形均无需做符合开挖边界的 调整，而深基坑开挖与支护的应力、变形、强度、变形性质及其变化等需要进行深入研究。 我国深基坑支护结构研究起步较晚，在结构和土共同作用问题上的研究甚少，目前，工程 设计中还是以库仑朗肯土压力理论为基础计算深基坑支护结构设计和施工所需的参数。基 坑支护的内力计算往往借助于各种手册， 通过查表获得。 但这样比较麻烦， 本文利用 Visual Basic 6.0 编制程序，编制了多层支点支护结构内力程序，为工程设计
5、提供方便。 2 2 计算多支点支护结构内力的等值梁法 2.1 弯矩零点位置确定 等值梁法关键确定支护结构上在坑底下弯矩为零位置。常用的确定方法有： （1）弯矩零点位置为坑底下土压力零点位置； （2）弯矩零点位置为坑底开挖面与板桩的交接处； （3）太沙基经验公式，根据太沙基给出的反弯矩点距开挖面的深度 y 与土体的内摩擦 角的近似关系。适用于无粘性土、地表无超载、墙后无较高的地下水位时的情况。 表 2-1 y 与土体的内摩擦角的近似关系 20 30 35 40 y h25.0 h08.0 h03.0 0 （4）根据土层标准贯入试验资料确定，根据土层标准贯入试验给出的反弯矩点距开挖 面的深度 y
6、与标贯击数 N 的近似关系。 表 2-2 y 与标贯击数 N 的关系 无粘性土 粘性土 y 2N h4.0 15N 102 N h3.0 3015 N 2010 N h2.0 30N 20N h1.0 2.2 计算多支点支护结构内力的等值梁法 等值梁法是一种简化的分析法。桩入坑底土内有弹性嵌固(铰结)与固定两种，现按前 述第三种情况， 即可当作端弹性嵌固另一端简支的梁来研究。 挡墙两侧作用着分布荷载， 即主动土压力与被功土压力， 如图 2-1a 所示。 在计算过程中所要求出的仍是桩的入土深度、 支撑反力及跨中最大弯矩。 单支撑挡墙下端为弹性嵌固时，其弯矩图如图 2-1c 所示，若在得出此弯矩图前已知弯 矩零点位置，并于弯矩零点处将梁(即桩)断开以简支计算，则不难看出所得该段的弯矩图 将同整梁计算时一样，此断梁段即称为整梁该段的等值梁。对于下端为弹性支撑的单支撑 挡墙其净土压力零点位置与弯矩零点位置很接近，因此可在压力零点处将板桩划开作为两 个相联的简支梁来计，这种简化计算法就称为等值梁法 3 图 2-1 等值梁计算简图 2.2.1
