基于ANSYS有限元分析深基坑支護(hù)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的深基坑工程設(shè)計計算多采用根據(jù)基坑的最終開挖狀態(tài)，基于極限平衡的分析方法，計算基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移、變形，在此基礎(chǔ)上驗算土體穩(wěn)定性，最終完成基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。這種方法多為“一次設(shè)計，一次施工”，常稱之為“靜態(tài)設(shè)計”，其優(yōu)點在于設(shè)計理論簡單，設(shè)計工作量小，是基坑支護(hù)工程設(shè)計中常采用的方法之一。但在具體基坑支護(hù)工程中，施工階段的各種土壓力荷載，周邊材料堆載，土層深度等參數(shù)都是變化的，單一的靜態(tài)設(shè)計理念已經(jīng)不能夠完全滿足基坑設(shè)計的要

2、求。優(yōu)質(zhì)的基坑支護(hù)設(shè)計要求做到高質(zhì)，經(jīng)濟，安全的完成，調(diào)查發(fā)現(xiàn)基于靜態(tài)理論的基坑支護(hù)設(shè)計往往因為施工過程中變化的參數(shù)與具體工程表現(xiàn)不一致。這樣可能導(dǎo)致投入與產(chǎn)出成不對等關(guān)系，造成資源浪費或安全無保障等后果。
　　 隨著科技的發(fā)展，特別是計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，將計算機仿真技術(shù)引用到深基坑工程中來已成為一大趨勢。結(jié)合仿真技術(shù)，筆者針對“靜態(tài)設(shè)計”提出這樣的一思路，通過模擬基坑施工過程中每一階段，將模擬數(shù)據(jù)反饋回設(shè)計，運用傳統(tǒng)理論完成

3、初期基坑支護(hù)設(shè)計，再次結(jié)合施工過程的監(jiān)測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)，完成整個基坑支護(hù)。這種設(shè)計方法，筆者稱之為“動態(tài)優(yōu)化設(shè)計”。
　　 為完成“動態(tài)優(yōu)化設(shè)計”方法的建立，筆者將大型有限元分析軟件ANSYS引入到基坑設(shè)計中。在理論層面上，從軟件的材料模擬，接觸面模擬，生死單元幾個模塊入手，證明其用于基坑支護(hù)模擬的理論可行。在技術(shù)操作層面上，通過具體工程模擬分析，優(yōu)化了傳統(tǒng)基坑支護(hù)設(shè)計，并取得了良好的效果。
　　 通過研究筆者將ANSY

4、S軟件引入到基坑支護(hù)設(shè)計中，建立了這樣一種動態(tài)優(yōu)化設(shè)計工作流程：傳統(tǒng)深基坑支護(hù)設(shè)計→獲得支護(hù)方案→建立動態(tài)設(shè)計計算模型→分析變化參數(shù)→預(yù)測分析與數(shù)據(jù)反饋→對原始設(shè)計方案優(yōu)化→跟蹤監(jiān)測→反饋信息進(jìn)行預(yù)測。深基坑的設(shè)計與其他設(shè)計相比具有其自身的特殊性，其設(shè)計與施工完全是相互依賴，密不可分的。這種動態(tài)優(yōu)化設(shè)計與基坑支護(hù)施工密切聯(lián)系在一起，它避免了靜態(tài)設(shè)計中“一次設(shè)計，一次施工”引起的弊端，減少資源不合理利用現(xiàn)象，從而降低工程造價，又保證了基坑