关于改进弹性地基梁法反分析的探讨

1引言

随着经济社会的发展和科学技术的进步，深基坑工程越来越常见。目前，在深基坑开挖支护结构设计中应用较多的是等值梁法和弹性地基梁法。但弹性地基梁法仍然存在着以下两个方面的缺陷：（1）在土体参数方面，一般都没有考虑基坑工程分步卸载过程中，不同开挖深度对基坑土体参数的影响。实际上，开挖面上部荷载的卸去对开挖面下土体的m 值产生一定的影响；（2）选择参数m 值单一性，把m 值看作一个不变量考虑，在实际工程中，不同深度的m 值是有所差别的。

近十多年来，因基坑失稳的事故屡见不鲜，土体计算参数取值的准确性问题是造成事故的主要原因之一。本文以弹性地基粱法为基础，根据现场观测资料，运用位移反分析方法反演土体性态的计算参数，对弹性地基梁法反分析进一步改进，使计算结果更贴合实际情况。

2弹性地基梁法

基坑工程中弹性地基梁法就是取单位宽度的支护结构，如把地下连续墙和支护排桩视为一竖置的弹性地基梁，支撑简化为与截面积和弹性模量、计算长度有关的二力杆弹簧。弹性地基梁计算模型下桩的挠曲微分方程为：

（1）

式中：E 、I 分别为支护结构的弹性模量和截面惯性矩；z 为地面或开挖面以下的某一深度，q （z ）为作用在梁上的荷载的强度，包括土压力，支撑轴力和其他荷载，x 为深度z 处支护结构的水平位移。

计算模型一般采用图1的计算简图。

在图中，基坑内侧土体视为土弹簧，外侧作用已知土压力。这类方法的难点在于确定挡土墙在基坑外侧的作用荷载（即墙后土压力），通常考虑图2

作者简介：杨少生，男（1964-），广东省普宁市建筑设计院副院长，工程师。

关于改进弹性地基梁法反分析的探讨

杨少生

（广东省普宁市建筑设计院，普宁５１５３００）

摘要：本文通过分析深基坑支护结构设计中应用较多的弹性地基梁法存在以的缺陷，把变形土压力理论引入弹性地基梁反分析法当中，考虑了不同深度土体的m 值的差异，利用叠代的优化方法计算各层土的最优化m 值。关键词：弹性地基梁，反分析，参数优化中图分类号：TU201.5

文献标识码：B

文章编号：1674-2133（

2011）07~08-66-05Discussion on the back-analysis of the improvement elastic foundation beam

YANG Shao-sheng

(Puning building design Institute of Guangdong Province,Puning

515300,China)

Abstract:The paper analyses the defect of the elastic foundation beam applied in the retaining structures design of deep foundation pit,introduces the deformation earth pressure theory to the back-analysis of the elastic foundation beam,pondering the difference of “m value ”in different depth soil,using the iterative method to to calculate the optimization m value of each soil.

Keywords:elastic foundation beam;back-analysis;parameter optimization

建筑监督检测与造价

Supervision Test and Cost of Construction 第4卷第7-8期2011年8月

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图2弹性地基梁的常用土压力模式

图3地基反力沿深度的分布图

图1弹性地基梁的计算简图

所示的三种土压力模式，即在基坑开挖面上作用主动土压力，而开挖面以下的土压力不随深度变化。目前采用弹性地基梁法对基坑支护体系进行分析计算，从而反演土压力的参数，采用的土压力计算模型即为图2（b ）形式，在本文中称为传统弹性地基梁的反分析方法。

弹性地基梁法中土对支护结构的抗力（地基反力）用土弹簧来模拟，地基反力的大小与支护结构

的变形有密切关系，即地基反力由地基反力系数同该深度的支护结构的变形的乘积来确定。按地基反力系数沿深度的分布不同形成几种不同的方法。图3给出地基反力系数的四种分布图示，用下面的通式表达：

K （z

）=A 0+kz n （2）式中，z 为地面或开挖面处深度；k 为比例系数；n 为指数，反映地基反力系数随深度而变化的情况；A 0为地面或开挖面以下的土的地基反力系数，一般取零。

图3根据n 的取值而将其计算方法分别称为张氏法、C 法和K 法。K 法中取参数n=1，则：

K （z

）=kz （3）此式表明地基反力系数沿深度按线性规律增大，由于我国以往应用此种分布图示时，用m 表示此比例系数，即K （z ）=mz ，故此法通称m 法（见我国交通部标准JTJ024-85）。

采用m 法时土对支护结构的地基反力f 可以写成以下形式：

f=mzx

（4）

式中：x 为计算点处支护结构的水平位移。

但传统弹性地基梁的反分析方法在计算过程

n=0n=0.5n=1n=2

z

q （z ）ko q

ka q （z ）q

（a ）（b ）

q

ka

q

q （z ）

（c ）

杨少生：关于改进弹性地基梁法反分析的探讨

2011No.7-8

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