基坑支挡结构分析原则

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1节提出了基坑支挡结构的分析原则。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.1条指出：支挡式结构应根据结构的具体形式与受力、变形特性等采用下列分析方法：

（1）锚拉式支挡结构，可将整个结构分解为挡土结构、锚拉结构（锚杆及腰梁、冠梁）分别进行分析；挡土结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进行分析；作用在锚拉结构上的荷载应取挡土结构分析时得出的支点力；

（2）支撑式支挡结构，可将整个结构分解为挡土结构、内支撑结构分别进行分析；挡土结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进行分析；内支撑结构可按平面结构进行分析，挡土结构传至内支撑的荷载应取挡土结构分析时得出的支点力；对挡土结构和内支撑结构分别进行分析时，应考虑其相互之间的变形协调；

（3）悬臂式支挡结构、双排桩，宜采用平面杆系结构弹性支点法进行分析；

（4）当有可靠经验时，可采用空间结构分析方法对支挡式结构进行整体分析或采用结构与土相互作用的分析方法对支挡式结构与基坑土体进行整体分析。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.2条指出：支挡式结构应对下列设计工况进行结构分析，并应按其中最不利作用效应进行支护结构设计：

（1）基坑开挖至坑底时的状况；

（2）对锚拉式和支撑式支挡结构，基坑开挖至各层锚杆或支撑施工面时的状况；

（3）在主体地下结构施工过程中需要以主体结构构件替换支撑或锚杆的状况；此时，主体结构构件应满足替换后各设计工况下的承载力、变形及稳定性要求；

（4）对水平内支撑式支挡结构，基坑各边水平荷载不对等的各种状况。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.3条指出：采用平面杆系结构弹性支点法时，宜采用图4.1.3-1所示的结构分析模型，且应符合下列规定：

（1）主动土压力强度标准值可按本规程第3.4节的有关规定确定；

（2）土反力可按本规程4.1.4条确定；

（3）挡土结构采用排桩时，作用在单根支护桩上的主动土压力计算宽度应取排桩间距，土反力计算宽度（b₀）应按本规程第4.1.7条确定（图4.1.3-2）；

（4）挡土结构采用地下连续墙时，作用在单幅地下连续墙上的主动土压力计算宽度和土反力计算宽度（b₀）应取包括接头的单幅墙宽度；

（5）锚杆和内支撑对挡土结构的约束作用应按弹性支座考虑，并应按本规程第4.1.8条确定。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.4条指出：作用在挡土构件上的分布土反力应符合下列规定：

（1）分布土反力可按下式计算；

p_s=k_sv+p_s0

（2）挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力应符合下列条件，当不符合时，应增加挡土构件的嵌固长度或取P_sk=E_pk时的分布土反力。

P_sk≤E_pk

式中：p_s——分布土反力（kPa）；

k_s——土的水平反力系数（kN/m³），按本规程第4.1.5条的规定取值；

v——挡土构件在分布土反力计算点使土体压缩的水平位移值（m）；

p_s0——初始分布土反力（kPa）；挡土构件嵌固段上的基坑内侧初始分布土反力可按本规程公式（3.4.2-1）或公式（3.4.2-5）计算，但应将公式中的p_ak用p_s0代替、σ_ak用σ_pk代替、u_a用u_p代替，且不计（2c_i√K_a,i）项；

P_sk——挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力标准值（kN），通过按公式（4.1.4-1）计算的分布土反力得出；

E_pk——挡土构件嵌固段上的被动土压力标准值（kN），通过按本规程公式（3.4.2-3）或公式（3.4.2-6）计算的被动土压力强度标准值得出。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.5条指出：基坑内侧土的水平反力系数可按下式计算：

k_s=m(z-h)

式中：m——土的水平反力系数的比例系数（kN/m⁴），按本规程第4.1.6条确定；

z——计算点距地面的深度（m）；

h——计算工况下的基坑开挖深度（m）。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.6条指出：土的水平反力系数的比例系数宜按桩的水平荷载试验及地区经验取值，缺少试验和经验时，可按本规程公式4.1.6计算。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.7条指出：排桩的土反力计算宽度应按下列公式计算：

对圆形桩：b₀=0.9(1.5d+0.5)     (d≤1m)；

对圆形桩：b₀=0.9(d+1)     (d＞1m)；

对矩形或工字型桩：b₀=1.5b+0.5     (b≤1m)；

对矩形或工字型桩：b₀=b+1     (b＞1m)。

式中：b₀——单根支护桩上的土反力计算宽度（m）；当按上述公式计算的b₀大于排桩间距时，b₀取排桩间距；

d——桩的直径（m）；

b——矩形桩或工字形桩的宽度（m）。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.8条指出：锚杆和内支撑对挡土结构的作用力应按下式确定：

F_h=k_R(v_R-v_R0)+P_h

式中：F_h——挡土结构计算宽度内的弹性支点水平反力（kN）；

k_R——挡土结构计算宽度内弹性支点刚度系数（kN/m）；采用锚杆时可按本规程第4.1.9条的规定确定，采用内支撑时可按本规程第4.1.10条的规定确定；

v_R——挡土构件在支点处的水平位移值（m）；

v_R0——设置锚杆或支撑时，支点的初始水平位移值（m）；

P_h——挡土结构计算宽度内的法向预加力（kN）。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.9条指出：锚拉式支挡结构的弹性支点刚度系数应按下列规定确定：

（1）锚拉式支挡结构的弹性支点刚度系数宜通过本规程附录A规定的基本试验按本规程公式（4.1.-1）计算。

（2）缺少试验时，弹性支点刚度系数也可按本规程式4.1.9-2计算。

（3）当锚杆腰梁或冠梁的扰度不可忽略不计时，应考虑梁的挠度对弹性支点刚度系数的影响。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.10条指出：支撑式支挡结构的弹性支点刚度系数宜通过对内支撑结构整体进行线弹性结构分析得出的支点力与水平位移的关系确定。对水平对撑，当支撑腰梁或冠梁的挠度可忽略不计时，计算宽度内弹性支点刚度系数可按规程式4.1.10计算。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.1.11条指出：结构分析时，按荷载标准组合计算的变形值不应大于按本规程第3.1.8条确定的变形控制值。