一种格构式悬臂支护结构的应力分析方法与流程

本发明属于基坑围护结构变形监测，具体涉及一种格构式悬臂支护结构的应力分析方法。

背景技术：

1、基坑工程中，需要在基坑周边设置支护(围护)结构，其中就包括悬臂式围护结构，其依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构安全。悬臂式结构对开挖深度很敏感，容易产生较大变形，对相临的建筑物产生不良的影响。

2、但是在地貌形态为峰林谷地，岩溶发育强烈的地段，当基坑工程采用超深格构式悬臂结构进行支护时，支护体系，各构件的弯矩分配、应力分布十分复杂，目前尚无成熟可靠的计算分析方法、计算模型和应力应变计算参数，亟需进行探索研究，为后续同类工程的实施提供可行的参照方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术的以上问题，本发明提供一种格构式悬臂支护结构的应力分析方法，旨在弥补岩溶地区高水头格构式悬臂支护结构变形监测方面的不足，提供一种能够适应岩溶地区高水头格构式悬臂支护结构特性需求的、具有工程实用性的高精度连续性变形监测和应力分析方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种格构式悬臂支护结构的应力分析方法，包括：

4、步骤s1：监测体系及测点布设，在格构式悬臂支护结构中选取若干断面布设格构式悬臂支护结构应力应变监测体系；

5、步骤s2：数据采集，利用格构式悬臂支护结构应力应变监测体系测量各测点的应力、应变和水平位移数据；

6、步骤s3：力学模型建立和计算参数反演，建立格构式悬臂支护结构的力学模型，并根据所述应力、应变和水平位移数据对力学模型进行修正以及应力应变计算参数的反演；

7、步骤s4：力学分析，根据修正后的力学模型和反演得到的应力应变计算参数，分析超深格构式悬臂结构支护体系各构件的弯矩分配、应力分布。

8、进一步的，所述格构式悬臂支护结构应力应变监测体系包括布设在格构式悬臂支护结构中的分布式光纤、滑动测微计和变形监测系统；

9、所述格构式悬臂支护结构包括连续墙、连梁和灌注桩；

10、所述分布式光纤布设在所述连续墙、所述连梁和所述灌注桩内部，并沿所述连续墙、所述连梁和所述灌注桩的轴向通长布设；

11、所述滑动测微计布设在所述连续墙和所述灌注桩内部，并沿所述连续墙和所述灌注桩的轴向通长布设；

12、所述连续墙、所述连梁和所述灌注桩上还设置有变形观测点，所述变形监测系统通过所述变形观测点监测所述格构式悬臂支护结构变形。

13、进一步的，在所述连续墙和所述灌注桩内，所述分布式光纤的轴线介于所述连续墙和所述灌注桩的中心与远离基坑一侧的边缘之间。

14、进一步的，所述滑动测微计用于测量所述连续墙和所述灌注桩内部的应变和应力；所述分布式光纤用于测量所述连续墙、所述连梁和所述灌注桩内部的应变和应力。

15、进一步的，所述变形观测点包括设置在所述连续墙、所述连梁和所述灌注桩上的沉降观测点、测斜孔、水位观测点，所述测斜孔用于测量所述连续墙、所述连梁和所述灌注桩内部的水平位移，所述水平位移包括顶部水平位移和深层水平位移。

16、进一步的，所述步骤s2包括：

17、利用所述分布式光纤分别测量连续墙、连梁和灌注桩的第一轴向应变数据；

18、利用所述滑动测微计分别测量连续墙和灌注桩的第二轴向应变数据；

19、通过所述测斜孔利用测斜仪分别测量连续墙、连梁和灌注桩的水平位移数据。

20、进一步的，所述步骤s2的测量分阶段进行：

21、当基坑从水平面，向下开挖至第一高度时，进行第一阶段的测量，获得该阶段的格构式悬臂支护结构各测点的应力、应变和水平位移数据；

22、当基坑从第一高度向下开挖至第二高度时，进行第二阶段测量，获得该阶段的格构式悬臂支护结构各测点的应力、应变和水平位移数据；

23、当基坑从第二高度向下开挖至基坑底板时，进行第三阶段测量，获得该阶段的格构式悬臂支护结构各测点的应力、应变和水平位移数据；

24、所述第一高度、第二高度均为预设值，根据基坑开挖进度进行调整。

25、进一步的，所述力学模型通过有限元软件建模而成。

26、进一步的，所述步骤s3中，所述计算参数包括：包括混凝土应变系数，连续墙的弹性模量。

27、进一步的，所述步骤s3中，力学模型的修正以及应力应变计算参数的反演过程为，对建立的格构式悬臂支护结构的力学模型，进行加载数值试验得到模拟的应力应变曲线，将模拟的应力应变曲线和实际测量得到的应力应变数据进行对比，通过调试混凝土应变系数和连续墙的弹性模量，当模拟的应力应变曲线与实际应力应变数据吻合时，即得到应力应变计算参数。

28、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

29、1.本发明使用密集分布式定点应变感测光纤、高精度滑动测微计、毫米级变形监测系统等新型监测手段，可实现远程自动化监测，精度高，测量数据可靠性高，可作为信息化监测施工和结构受力分析的基础；

30、2.岩溶地质条件下，超深格构式悬臂结构的支护体系，各构件的弯矩分配、应力分布十分复杂，本发明通过布设格构式悬臂支护结构应力应变监测体系，获取位移以及应力应变数据，并对力学模型进行修正，进而逆向推导计算参数，分析超深格构式悬臂结构支护体系各构件的弯矩分配、应力分布，确保超深格构式悬臂结构的支护体系的安全性；

31、3.修正后的力学模型还可以推广到后续的相似工程，为其他格构式悬臂结构设计计算分析提供参考。

技术特征：

1.一种格构式悬臂支护结构的应力分析方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的格构式悬臂支护结构的应力分析方法，其特征在于：所述格构式悬臂支护结构应力应变监测体系包括布设在格构式悬臂支护结构中的分布式光纤、滑动测微计和变形监测系统；

3.如权利要求2所述的格构式悬臂支护结构的应力分析方法，其特征在于：在所述连续墙和所述灌注桩内，所述分布式光纤的轴线介于所述连续墙和所述灌注桩的中心与远离基坑一侧的边缘之间。

4.如权利要求2所述的格构式悬臂支护结构的应力分析方法，其特征在于：所述滑动测微计用于测量所述连续墙和所述灌注桩内部的应变和应力；所述分布式光纤用于测量所述连续墙、所述连梁和所述灌注桩内部的应变和应力。

5.如权利要求2所述的格构式悬臂支护结构的应力分析方法，其特征在于：所述变形观测点包括设置在所述连续墙、所述连梁和所述灌注桩上的沉降观测点、测斜孔和水位观测点，所述测斜孔用于测量所述连续墙、所述连梁和所述灌注桩内部的水平位移，所述水平位移包括顶部水平位移和深层水平位移。

6.如权利要求5所述的格构式悬臂支护结构的应力分析方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

7.如权利要求6所述的格构式悬臂支护结构的应力分析方法，其特征在于，所述步骤s2的测量分阶段进行：

8.如权利要求1所述的格构式悬臂支护结构的应力分析方法，其特征在于：所述力学模型通过有限元软件建模而成。

9.如权利要求1所述的格构式悬臂支护结构的应力分析方法，其特征在于：

10.如权利要求9所述的格构式悬臂支护结构的应力分析方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供一种格构式悬臂支护结构的应力分析方法，属于基坑围护结构变形监测技术领域，包括：步骤S1：根据理论计算，选取若干断面布设格构式悬臂支护结构应力应变监测体系；步骤S2：利用格构式悬臂支护结构应力应变监测体系测量各测点的应力、应变和水平位移数据；步骤S3：建立格构式悬臂支护结构的力学模型，根据所述应力、应变和水平位移数据对力学模型进行进行修正以及应力应变计算参数的反演；步骤S4：根据修正后的力学模型和反演得到的应力应变计算参数，分析支护体系各构件的弯矩分配、应力分布。本发明能分析格构式悬臂结构支护体系各构件的弯矩分配、应力分布，确保支护体系的安全性，计算参数和力学模型可推广到相似工程。

技术研发人员：黄彦涛,周绍维,陈凤文,余允吉,胡昌领,李洪恩,郭少斌,居灵波,胡巧艺,叶东荣,周文锋,陈秋声,罗金满
受保护的技术使用者：广东省水利水电第三工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/13