深基坑支护结构的三维杆系有限元分析.pdf

第%%卷第)期岩土力学P5A0%%M50)
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深基坑支护结构的三维杆系有限元分析

陈晓平!，闫军%

（!0暨南大学土木工程系，广东广州,!*1)%；%0长江水利委员会，湖北武汉/)**!*）

根据深基坑支护系统中支护桩$支撑$土的共同作用特征建立了三维杆系有限元分析模型，该模型不仅能够描述支护结构
的空间效应和角效应，而且可以通过计算直接给出设计所需的信息，实例分析结果验证了模型的适用性和有效性。
深基坑；支护结构；有限元；共同作用
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陈晓平，女，!-,+年生，博士后，教授，主要从事土力学与基础工程的教学与科研。
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!前言

随着计算机在深基坑工程中的应用和发展，有限
元分析方法已经成为基坑支护结构计算的最有效方
法之一。已采用的方法有弹性地基梁法、平面有限元、
三维块体有限元等，这些方法对深基坑工程设计起了
重要的作用。但对于描述支护结构与土的工作性状来
说，上述方法均存在着某种程度的不足：如平面模型
不能反映研究对象的空间效应和角效应；三维块体模
型不仅过于复杂，而且不能直接给出支护杆件的内力
等。
（）支护桩单元
深基坑支护结构具有明显的杆系结构特征和空!
采用杆系有限元法计算支护桩结构时，可对基坑
间效应"!#，计算方法涉及到支护桩$支撑$土的相互作
底面以上部分支护桩结构采用空间梁单元，平衡方
用，分析结果不仅要求提供土体的变形和反力，还应
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给出支护桩和支撑结构的内力，本文根据支护结构与
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土相互作用的基本原理和支护结构的杆系特征，建立!!"’#"$!!"（!）
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该模型的正确性和有效性。!!"’%#$%$&$’($’)$’*$#+%+
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当支撑位于支护桩顶端时，三维杆件有限元分析
收稿日期：%**!$*!$*-
模型如图!所示。基金项目：“教育部全国高等学校骨干教师计划”资助项目

万方数据
第$期陈晓平等：深基坑支护结构的三维杆系有限元分析!16

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力；，，分别为节点的个杆端力；，，根据各单元在同一节点处变形协调的条件将单
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分别为节点绕，，轴的弯矩；，，