PKPM基坑支护三维分析及计算

“m“法基床系数图
“K”法基床系数图
“C”法基床系数 C=c*sqrt(H)
9
图 C=mH C=K 图中H为从开挖面算起的深度。

PKPM基坑支护三维分析的特点

采用弹性支点法，即m法； 三维计算核心模块已在PKPM的高层建筑结构 计算中广泛运用并通过验证； 模拟支护结构实际施工过程的分步开挖和分步 加撑和支撑拆除； 在下一步开挖中考虑上一步所加支点的已有变 形，从而得到符合实际的支点力； 计算结果可靠合理，前后处理完全图形化。
40
桩(墙)结构嵌固深度计算-单支点
1、假定土压力强度0点C为弯矩0点。 2、对C点取矩，得支点的支点力 3、考虑安全系数，主动区合力Ea和被动区合力Ep,支点力T1对桩底取矩平衡,计算 出嵌固深度。
T1
Ea Ep
41
桩(墙)结构嵌固深度计算-多支点
1、假定土压力强度0点C为弯矩0点。 2、对C点取矩，开挖到第2道支撑底标高，得第1道支点的支点力，然后往下开挖到坑底，假定第1道支点 的支点力不变，再对C点取矩，得第2道支点的支点力，以此类推… 3、考虑安全系数，取C点以下至桩底的部分桩为研究对象，C点以下主动区合力、C点不平衡的剪力、被动 区合力对桩底取矩平衡，计算出嵌固深度。


（1）监测资料是信息化施工的依据
（2）预测分析是信息化施工的指导 （3）经验与判断是信息化施工的决策
4.经济分析 5.总结经验教训(岩土工程 半理论半经验)

2
PKPM基坑支护三维分析
中国建筑科学研究院PKPM软件所
3
基坑支护三维分析概要
对象是桩墙、内支撑、立柱、锚 杆所组成的空间结构体系 基坑支护三维分析的优点 基坑支护三维分析的理论基础 PKPM基坑三维分析的特点
坤和中心实景
21
PKPM排桩支护三维分析例题
22
排桩体系三维位移图
23
排桩最大内力,水平位移图
24
第 1 道 内 支 撑 弯 矩 剪 力
轴 力
位 移 图
25
第 2 道 内 支 撑 弯 矩 剪 力
轴 力
位 移 图
26
第 3 道 内 支 撑 弯 矩 剪 力
轴 力
位 移 图
27
排 桩 和 三 道 支 撑 梁 的 配 筋 图
前 言
基坑支护结构的设计计算原理和依据(讲 课重点，包括三维计算和规范计算两大 部分，结合国家规范来讲)。 PKPM基坑软件以及和国内基坑软件的对 比。 交流和讨论。

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
基坑工程的原则
1.正确的设计理论是工程成功的基础 2.经验丰富的施工单位是工程成功的关键 3.信息化施工是工程成功的保证
影响基坑三维分析结果的主要因素
基坑支护三维分析的过程
4
基坑支护三维分析的优点

在二维分析中，支护体系被人为地拆成水平面 分析（内支撑）和竖直面分析（桩、墙），只 能作到点上的位移协调； 基坑支护体系本质上是一空间结构，三维分析 具备理论上的先进性，可实现真正的位移协调； 得到更符合实际的内力和位移计算结果，真正 反映支护体系的空间效应； 构件计算更合理，可以节省工程造价。
5
基坑支护三维分析的理论基础
结构：桩、地下连续 墙，钢筋砼或钢支撑 梁，锚杆，钢或砼支 撑立柱形成的空间体 系。 荷载：土、水压力， 地面附加荷载。 约束：被动区土体。

弹性支点法基本计算模型
计算简图
6
PKPM基坑支护三维分析的荷载
土压力：粘性土由于透水性差，一般水土合算； 而无粘性土由于透水性好，一般水土分算。合 算与分算的差别演示见黑板。 附加荷载：无限宽度均布荷载按荷载大小*Kai 传递（可以理解为增加等效的土层 γ h0 q ）； 有限宽度局部荷载按应力45度扩散方法处理， 但与上海规范、浙江规范、福建规范有差别。 三种水压力：静止水压力，渗流水压力1、渗 流水压力2(上海规范特有)，见黑板。

13
与国内其它基坑软件的比较(1)

PKPM基坑支护软件是真三维分析，三维分析 模块的正确性已经被多项结构工程的设计所验 证，而国内其它主流软件的三维分析是拟三维， 6个空间位移中只计算出了Ux,Uy, z ，不能反 映内支撑体系出平面外的稳定问题，如下图所 示：
14
与国内其它基坑软件的比较(2)
10
影响基坑三维分析结果的主要因素
土压力模型 朗肯土压力 规程土压力 土抗力模型 m法 k法 土的特殊性质，如软土的流变性

11
基坑支护三维分析的架构体系
12
基坑支护三维分析的过程
前处理 划分节点和单元，计算单元上的荷载，归 并截面的几何类型和材料类型，计算单元上 的约束信息，形成PMSAP数据文件； 计算 调用PKPM成熟的三维计算模块PMSAP； 后处理 形成各杆件的内力、位移图 桩、墙、钢砼构件的配筋计算等

7
水的工程问题
无粘性土中水形成连续的分布，产生静 水压力，加大了作用在支护结构上的侧 压力。 改变土的物理力学性质，如边坡浸水后， 土的凝聚力C和内摩擦角Fai值降低。 降水后导致土粒间有效应力加大，土骨 架压缩量增加，引起周边环境不均匀沉 降。

8
PKPM基坑支护三维分析的约束

常用的有“m”法，“K”法，“C”法，本质上是假定被 动区土体弹性约束的刚度曲线不同
位 移 图
35
某 槽 段 地 下 连 续 墙 配 筋 图 示 例
36
支撑平面图
37
PKPM基坑支护规范计算
中国建筑科学研究院PKPM软件所
*****
38
规范计算的架构体系
39
桩(墙)结构嵌固深度计算-悬壁桩
考虑安全系数，主动区合力Ea和被动区合力Ep对桩底取矩平衡,计算 出嵌固深度。
Ea Ep
28
PKPM地连墙支护三维分析例题
29
地连墙体系三维位移图
30
地连墙最大内力、水平位移图
31
地连墙水平等效梁的内力、位移图
32
第 1 道 内 支 撑 弯 矩 剪 力
轴 力
位 移 图
33
第 2 道 内 支 撑 弯 矩 剪 力
轴 力
位 移 图
34
第 3 道 内 支 撑 弯 矩 剪 力
轴 力

PKPM在图形平台和三维建模、显示方面 有自己的特点，既直观形象，又全面方 便，可以最大限度地节省用户在三维分 析方面的投资。
15
上海101层环球金融中心基坑
16
江苏中成建设公司基坑
17
上海世博会某工程地连墙基坑
18
浙江台州某基坑(支撑梁出基坑边线)
19
宁波坤和中心地连墙加内支撑基坑
20