燃气泄漏爆炸作用下基坑动力响应分析(3)
图13 第三步开挖爆炸荷载作用下D点水平位移Fig.13 The horizontal displacement of the piont D under explosive load after the third excavation
图14 第三步开挖爆炸荷载作用下A点竖向位移Fig.14 The vertical displacement of the piont A under explosive load after the third excavation
图15 第四步开挖爆炸荷载作用下E点水平位移Fig.15 The horizontal displacement of the piont E under explosive load after the fourth excavation
图16 第四步开挖爆炸荷载作用下A点竖向位移Fig.16 The vertical displacement of the piont A under explosive load after the fourth excavation
随着开挖加深,爆炸荷载对基坑深层的影响逐渐减弱。水平方向上,随着开挖加深,爆炸冲击荷载在土体深处的瞬时冲量逐渐减小,由竖向冲量造成的瞬时附加应力也在减小,从而产生的水平侧压力减小,地连墙振动位移减小。竖向上,基坑底部的回弹振动位移主要受地基土层、基坑结构整体刚度影响,因此回弹振动位移变化较小。
无支撑时的坑底回弹量、相应工况下最后一道支撑点的水平峰值位移量与有支撑情况的比值如图17所示。图中可以看出,每一工况的最后一道支撑点水平峰值位移量比值随开挖深度增加迅速降低,最后趋于1.3左右。而坑底回弹量比值变化很小,基本上为1.0。随着开挖加深,爆炸荷载在土体中产生的瞬时附加应力也逐渐减小,将地连墙看作弹性地基梁,支撑体系与坑内土体对地连墙的支撑作用随开挖深度增加,有无最后一道支撑情况下的整体弹性地基梁的刚度差别逐渐减小。而坑内土体回弹振动位移受整体竖向冲量作用,有无最后一道支撑,基坑结构及坑内外土体整体刚度相差较小,坑底回弹振动位移相差也较小。
4 结论
通过对基坑分步开挖及开挖完后坑外土体受燃气爆炸荷载作用下每步开挖有无最后一道支撑情况下基坑位移的数值模拟,得出以下结论:
图17 峰值位移比值Fig.17 The ratio of the peak displacement
(1) 爆炸荷载等级及基坑结构形式、地基土层一定的情况下,爆炸荷载对基坑水平冲击作用随深度增加逐渐减弱。坑内土体回弹振动位移与基坑结构、地基土层的整体刚度有关,而与开挖深度关系较小,随开挖加深,坑内土体振动位移变化不大。
(2) 每步开挖完,相对有支撑的情况,没有相应最后一道支撑的情况下,爆炸荷载作用对基坑水平位移影响较为显著,而对基坑回弹量的影响不明显。
(3) 虽然在爆炸荷载作用下,基坑支护结构的位移在每一工况结束后的基础上对称振动,但考虑工况结束后的静位移,支护结构的位移量会有大幅增加,尤其是在每步开挖完最后一道支撑尚未安装完成的情况。
[1] 田贯三,李兴泉.城镇燃气爆炸极限影响因素与计算误差的分析[J].中国安全科学学报,2002,12(6):48-51.
TIAN Guansan,LI and Estimate of the Explosive Limit of Town Gas[J].China Safety Science Journal,2002,12(6):48-51.
[2] 张秀华,张春巍,段忠东.爆炸荷载作用下钢框架柱冲击响应与破坏模式的数值模拟[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2009,25(4):656-662.
ZHANG Xiuhua,ZHANG Chunwei,DUAN Simulation on Impact Responses and Failure Modes of Steel Frame Structural Columns Subject to Blast Loads[J].Journal of Shenyang Jianzhu University Natural Science,2009,25(4):656-662.
[3] CHEN H,LIEW J and Fire Analysis of Steel Frames Using Mixed Element Approach[J].Journal of Engineering Mechanics,2005,131(6):606-616.
[4] LIEW J Y R,CHEN and Fire Analysis of Steel Frames Using Fiber Element Approach[J].Journal of Structural Engineering,2004,130(7):991-1000.
[5] 刘素锦,郭明伟,李兆源,等.浅析车辆荷载对深基坑支护结构的影响[J].地下空间与工程学报,2009,5(1):105-107,157.
LIU Sujin,GUO Mingwei,LI Zhaoyuan,et on the Influences of Vehicle Loads on Supporting Structure of Deep Foundation Pit[J].Chinese Journal of Underground Space and Engineering,2009,5(1):105-107,157.
[6] 陈梅,郑坚昭,莫玮宏,等.车辆超载作用下软弱基坑变形特性研究[J].地下空间与工程学报,2014,10(3):539-546,565.
CHEN Mei,ZHENG Jianzhao,MO Weihong,et on Deformation of Foundation Pit in Soft Clay under Vehicle Overloads[J].Chinese Journal of Underground Space and Engineering,2014,10(3):539-546,565.
[7] 张向东,张晨光,刘家顺.交通荷载作用下深基坑支护结构稳定性分析[J].中国地质灾害与防治学报,2011,22(2):125-129.
ZHANG Xiangdong,ZHANG Chenguang,LIU on Stability of Deep Foundation Pit Supporting Structure under Traffic Loads[J].The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2011,22(2):125-129.
[8] 毕湘利,周顺华.列车振动荷载对邻近深基坑的既有站变形影响[J].同济大学学报(自然科学版),2004,32(12):1599-1602.
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