專利名稱：一種采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及深基坑施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
隨著上海城市建設(shè)的快速發(fā)展，市中心土地資源的緊張、交通的擁擠、人口密度的過高等因素制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。而大力開發(fā)利用地下空間則是建設(shè)節(jié)約型城市，走可持續(xù)發(fā)展道路的一個(gè)重要方面。在大力開發(fā)城市地下空間的同時(shí)又遇到了大量的深基坑工程。這些位于城市中心的深基坑四周密布各類地下管線，鄰近各類建筑及地鐵隧道等設(shè)施。由于城市中心深大基坑施工場地狹小、施工工期緊、基坑開挖深度深，施工條件復(fù)雜；加之工程所處的地層基本為飽和含水流塑或軟塑粘土層，孔隙比及壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高等特點(diǎn)。因此，深基坑的變形將對其位移場、應(yīng)力場產(chǎn)生較大的變化并對周邊環(huán)境設(shè)施帶來影響。
請參閱圖1，圖I所示是基坑開挖卸載后的變形特征示意圖。由圖I可見，深基坑的開挖卸載導(dǎo)致基坑及周圍土體的應(yīng)力場、位移場發(fā)生變化，基坑及基坑周圍土體地層移動的結(jié)果，直觀地表現(xiàn)為基坑內(nèi)的土體隆起bl、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形b2以及坑周的地表沉降b3。
而在軟土地區(qū)的城市中開挖深基坑，除了滿足深基坑本身的強(qiáng)度和安全穩(wěn)定外， 更主要的是控制深基坑開挖所帶來的變形以及產(chǎn)生的坑外地層沉降，以滿足周邊環(huán)境的保護(hù)要求。
在基坑不發(fā)生大面積的滲漏水、漏泥、流砂的情況下，坑周的地表沉降的主要影響因素是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移?！痘庸こ淌謨浴?劉建航，侯學(xué)淵，中國建筑工業(yè)出版社， 1997. 4 10-16)及實(shí)測數(shù)據(jù)表明窄條基坑的坑周地表沉降與圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的相關(guān)性較強(qiáng)。窄條基坑外地表沉降范圍一般為I. 5 2. 0倍開挖深度，在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)不滲漏的情況下，地表沉降最大值S vs為圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向變形Shs的0.7倍左右，即Svs =0.7 8 hs。
目前，在窄條基坑工程中，上海地區(qū)通常采用0609X16鋼管支撐作為主要支撐形式，其安裝拆除方便。鋼支撐端部設(shè)置可人工復(fù)加軸力的活絡(luò)接頭，從而既能支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)又可滿足基坑快速開挖施工的要求。但基坑的鋼支撐在支撐受力過程中不可避免地會出現(xiàn)一定程度應(yīng)力松弛帶來的軸力損失，需要對其復(fù)加軸力。通常，預(yù)加軸力和復(fù)加軸力的方法，用液壓千斤頂加載至預(yù)定軸力，然后插入敲緊鍥塊鎖定鋼支撐長度再撤除液壓千斤頂； 當(dāng)需要再復(fù)加時(shí)，重新安裝液壓千斤頂并進(jìn)行加載，如此循環(huán)。因此，人工復(fù)加軸力的工效低，費(fèi)時(shí)多。對于有著幾十根鋼支撐的基坑而言，在施工實(shí)施時(shí)難以做到及時(shí)復(fù)加軸力，因此，目前上海采用常規(guī)鋼支撐的窄條深基坑，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形一般都難以滿足規(guī)范要求的0. 18H(—級基坑)的變形控制標(biāo)準(zhǔn)。對于緊鄰重要被保護(hù)設(shè)施如運(yùn)營地鐵隧道，其深基坑的變形難以滿足被保護(hù)設(shè)施的變形控制要求。
綜上所述，如何提供一種控制效率更高的采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一項(xiàng)技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法，將深基坑鋼支撐的軸力設(shè)計(jì)由被動受壓設(shè)計(jì)變?yōu)橹鲃蛹訅赫{(diào)控設(shè)計(jì)，從而可根據(jù)緊鄰深基坑被保護(hù)設(shè)施的變形控制要求，主動進(jìn)行基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形調(diào)控，從而有效保護(hù)緊鄰深基坑的被保護(hù)設(shè)施。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法，
所述鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)包括自動控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和若干檢測元件，所述鋼支撐間隔設(shè)置在基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)面，所述液壓系統(tǒng)通過鋼支撐支撐所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)，所述液壓系統(tǒng)和所述自動控制系統(tǒng)連接，所述檢測元件分別和所述自動控制系統(tǒng)連接，所述自動控制系統(tǒng)對預(yù)先計(jì)算分析設(shè)定的軸力控制閥值以及來自各檢測元件的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行比較分析，并通過控制所述液壓系統(tǒng)調(diào)整鋼支撐對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐力，
所述采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法包括如下步驟
(I)根據(jù)被保護(hù)設(shè)施的變形控制值，通過連續(xù)介質(zhì)有限元分析，獲得被保護(hù)設(shè)施變形與圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的關(guān)系，得到圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的總控制指標(biāo)以及分級控制指標(biāo)， 根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形指標(biāo)可以進(jìn)一步得到鋼支撐需要提供的軸力值，將該軸力值作為鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)的軸力控制閥值；
(2)對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際側(cè)向變形值和鋼支撐的實(shí)際軸力輸出值進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測并將監(jiān)測結(jié)果發(fā)送給自動控制系統(tǒng)；
(3)自動控制系統(tǒng)分別對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形控制值和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際側(cè)向變形值進(jìn)行比較分析以及預(yù)先計(jì)算分析設(shè)定的軸力控制閥值和鋼支撐的實(shí)際軸力輸出值進(jìn)行分析處理，自動控制系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果向液壓系統(tǒng)發(fā)出控制指令；
(4)液壓系統(tǒng)根據(jù)控制指令對各鋼支撐分別適時(shí)加載，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形在可控的范圍內(nèi)，從而滿足被保護(hù)設(shè)施的變形控制要求。
本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明提供的采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法，通過連續(xù)介質(zhì)有限元分析，獲得圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形控制值和鋼支撐需要提供的軸力值，將該軸力值作為鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)的軸力控制閥值，自動控制系統(tǒng)根據(jù)軸力控制閥值與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際側(cè)向變形值和鋼支撐的實(shí)際軸力輸出值進(jìn)行分析處理，自動進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。將深基坑鋼支撐的軸力設(shè)計(jì)由被動受壓設(shè)計(jì)變?yōu)橹鲃蛹訅赫{(diào)控設(shè)計(jì)，從而可根據(jù)緊鄰深基坑被保護(hù)設(shè)施的變形控制要求，主動進(jìn)行基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形調(diào)控，從而有效保護(hù)緊鄰深基坑的被保護(hù)設(shè)施。


本發(fā)明的采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法由以下的實(shí)施例及附圖給出。
圖1是基坑開挖卸載后的變形特征示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的深大基坑工程總平面圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的深大基坑工程剖面圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的鋼支撐軸カ伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的采用鋼支撐軸カ伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法的 工作原理圖；圖6是地鐵隧道實(shí)測沉降曲線圖；圖7是基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形實(shí)測值與計(jì)算預(yù)估值對比圖。
具體實(shí)施例方式以下將對本發(fā)明的采用鋼支撐軸カ伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法作進(jìn)ー 步的詳細(xì)描述。下面將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例， 應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因 此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能 和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠贡景l(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開 發(fā)中，必須作出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的 限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱愆`個(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi) 時(shí)間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作 進(jìn)ー步的說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方 便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請參閱圖2和圖3，其中，圖2所示是本發(fā)明實(shí)施例的深大基坑工程總平面圖，圖3 所示是本發(fā)明實(shí)施例的基坑工程剖面圖。該基坑的北側(cè)平行于一地鐵隧道，該地鐵隧道包 括地鐵隧道上行線1和地鐵隧道下行線2。本工程基坑開挖深度17. 5m 25.細(xì)。本工程基坑由圍護(hù)結(jié)構(gòu)3圍成，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)3與地鐵隧道上行線1的凈距為5.細(xì)。 地鐵隧道頂部埋深為8. 5m，該地鐵隧道采用盾構(gòu)法建造，地鐵隧道管片采用通縫拼裝。管片 間的接縫防水采用彈性密封條。環(huán)縫、縱縫的張開變形量只允許為3 5mm ；地鐵隧道結(jié)構(gòu) 設(shè)施絕對沉降量及水平變形控制要求< 20mm(包括各種加載和卸載的最終位移量)，基坑 施工期間運(yùn)營隧道的允許變形按IOmm控制；地鐵隧道變形曲線的曲率半徑R彡15000m ；地 鐵隧道變形的相對彎曲< 1/2500，運(yùn)營地鐵隧道兩軌道橫向高差< 4mm。由于本工程緊鄰地鐵隧道側(cè)的基坑開挖深度達(dá)17.5m,開挖深度已超過地鐵隧道 底部2. 8m,因此鄰地鐵隧道側(cè)深基坑開挖的穩(wěn)定及產(chǎn)生的變形對地鐵隧道安全造成威脅。 為保證運(yùn)營中的地鐵隧道的安全，需要嚴(yán)格控制地鐵隧道側(cè)的深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形， 以將地鐵隧道變形控制在允許的范圍內(nèi)。請結(jié)合參見圖2和圖3，根據(jù)擬建工程的塔樓和裙房布置，在鄰地鐵側(cè)的裙房區(qū)基 坑內(nèi)增設(shè)一道臨時(shí)分隔墻，將深大基坑一分為ニ，分為臨地鐵的窄條基坑(即北坑)5和遠(yuǎn) 離地鐵的大基坑(即南坑)4，先開挖遠(yuǎn)離地鐵的大基坑4，大基坑4地下室完成后再開挖臨地鐵側(cè)的窄條基坑5。
本實(shí)施例中，在開挖臨地鐵隧道側(cè)的窄條基坑5(即北坑)時(shí)采用本發(fā)明的采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法。
請參閱圖2 圖4，其中，圖4所示是本發(fā)明實(shí)施例的鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)包括自動控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和若干檢測元件。所述鋼支撐8間隔設(shè)置在基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)3的側(cè)面，所述液壓系統(tǒng)通過鋼支撐8支撐所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)3，所述液壓系統(tǒng)和所述自動控制系統(tǒng)連接，所述檢測元件分別和所述自動控制系統(tǒng)連接，所述自動控制系統(tǒng)對預(yù)先計(jì)算分析設(shè)定的軸力控制閥值以及來自各檢測元件的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行比較分析，并通過控制所述液壓系統(tǒng)調(diào)整所述鋼支撐8對圍護(hù)結(jié)構(gòu)3的支撐力。本實(shí)施例中，所述液壓系統(tǒng)包括液壓泵站11、液壓千斤頂12、比例減壓壓閥及比例放大器，所述液壓泵站11分別與所述液壓千斤頂12、比例減壓閥及比例放大器連接，所述液壓千斤頂 12的輸出端和對應(yīng)的鋼支撐8連接。所述自動控制系統(tǒng)包括工控計(jì)算機(jī)(PC系統(tǒng))13和 PLC控制柜13，所述工控計(jì)算機(jī)11和所述PLC控制柜13連接，所述PLC控制柜13分別與檢測元件、比例減壓閥及比例放大器連接。
請參閱圖2 圖5，其中，圖5所示是本發(fā)明實(shí)施例的采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法的工作原理圖。該采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法，采用如上所述的鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)，包括如下步驟
(I)根據(jù)被保護(hù)設(shè)施的變形控制值，通過連續(xù)介質(zhì)有限元分析，獲得被保護(hù)設(shè)施變形與圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的關(guān)系，由此得到圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的總控制指標(biāo)以及分級控制指標(biāo)，根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形指標(biāo)可以進(jìn)一步得到鋼支撐需要提供的軸力值，將該軸力值作為鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)的軸力控制閥值；
具體地，本實(shí)施例中，窄條基坑5開挖施工前，由于大基坑4的開挖已對地鐵隧道1、2產(chǎn)生了一定的附加變形影響。因此，按地鐵隧道1、2的保護(hù)要求，本工程窄條基坑5開挖對地鐵隧道1、2產(chǎn)生的附加變形必須控制在5mm以內(nèi)。根據(jù)此要求，經(jīng)二維和三維有限元計(jì)算預(yù)估分析，窄條基坑5開挖時(shí)，窄條基坑5鄰地鐵側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)3的水平位移必須控制在13_以內(nèi)，才能保證地鐵隧道1、2的變形控制在5_以內(nèi)，滿足地鐵隧道1、2運(yùn)營安全要求。
本實(shí)施例中，窄條基坑頭道支撐結(jié)合施工棧橋設(shè)置為混凝土支撐7，下設(shè)四道鋼支撐8，根據(jù)上述計(jì)算確定各道鋼支撐8軸力控制閥值。第二道、第三道鋼支撐8采用傳統(tǒng)預(yù)加軸力工藝，軸力控制閥值分別為1400kN、1700kN;第四道、第五道鋼支撐8采用鋼支撐軸力壓伺服系統(tǒng)，軸力控制閥值分別為2200kN、2000kN。在此支撐軸力下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)3的側(cè)向變形控制值即最大側(cè)向位移計(jì)算值為12. 2mm。
(2)開始開挖窄條基坑5，在窄條基坑5開挖過程中，檢測元件對窄條基坑5靠近被保護(hù)設(shè)施的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際側(cè)向變形值、鋼支撐8的實(shí)際軸力輸出值進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測并將監(jiān)測結(jié)果發(fā)送給自動控制系統(tǒng)。
本實(shí)施例中，在窄條基坑5施工過程中，檢測元件對鄰地鐵隧道1、2側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu) 3側(cè)向變形、支撐軸力、地鐵隧道變形(豎向、水平向、隧道縱向及橫向直徑收斂)、坑外水位、地鐵與圍護(hù)間的土體位移進(jìn)行了動態(tài)全過程的監(jiān)測、監(jiān)控。窄條基坑5開挖施工實(shí)施信息化施工，以每層土方及支撐施工階段的圍護(hù)結(jié)構(gòu)3和地鐵隧道1、2變形控制值為依據(jù)，以當(dāng)天和前期各階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)作參考，調(diào)整制定本層及下一層土方開挖與支撐施工的時(shí)間和措施。確?；印⒌罔F隧道及周邊環(huán)境變形量控制在預(yù)估的范圍內(nèi)。
(3)自動控制系統(tǒng)分別對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形控制值和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際側(cè)向變形值進(jìn)行比較分析以及預(yù)先計(jì)算分析設(shè)定的軸力控制閥值和鋼支撐的實(shí)際軸力輸出值進(jìn)行分析處理，并根據(jù)分析結(jié)果向液壓系統(tǒng)發(fā)出控制指令。
(4)液壓系統(tǒng)根據(jù)控制指令對各鋼支撐分別適時(shí)加載，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形在可控的范圍內(nèi)，從而滿足被保護(hù)設(shè)施的變形控制要求。
本實(shí)施例中，對第四、第五道共54根鋼支撐8，通過自動控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件控制液壓系統(tǒng)(其包括54臺液壓千斤頂12和液壓泵站11)的工作。在基坑土方開挖過程中，自動控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算值和監(jiān)測變形值即(對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形控制值和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際側(cè)向變形值進(jìn)行比較分析以及預(yù)先計(jì)算分析設(shè)定的軸力控制閥值和鋼支撐的實(shí)際軸力輸出值)，通過自動控制系統(tǒng)對液壓系統(tǒng)的液壓千斤頂12分別適時(shí)加載，讓鋼支撐8保持或調(diào)整其軸力控制閥值，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)3盡量保持“零變形”狀態(tài)。進(jìn)而確保地鐵隧道1、2的安全。為降低鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)的成本和便于控制，結(jié)合工程情況將54臺液壓千斤頂劃分為32組，其中18組為單項(xiàng)、10組為雙頂、4組為四頂來分別控制鋼支撐8的軸力。
本實(shí)施例，從窄條基坑5開挖起至底板施工完成，地鐵隧道1、2水平位移最大變化量為3. 5mm ;地鐵隧道1、2沉降最大變化量為I. 7mm ;地鐵隧道1、2收斂最大變化量為4.Omm0鄰地鐵隧道1、2側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)3實(shí)測側(cè)向變形最大值為13. 5mm,實(shí)測數(shù)據(jù)與計(jì)算分析預(yù)測數(shù)據(jù)基本吻合。請結(jié)合參閱圖6和圖7，其中，圖6為地鐵隧道實(shí)測沉降曲線圖，圖7為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形實(shí)測值與計(jì)算預(yù)估值對比圖。圖7中基坑Ilm深范圍內(nèi)的側(cè)向變形超過計(jì)算預(yù)估值，原因在于第二、第三道鋼支撐8采用了傳統(tǒng)的活絡(luò)接頭工藝，鋼支撐8應(yīng)力松弛導(dǎo)致軸力損失較大，實(shí)際軸力僅為預(yù)加軸力的50%。而第四、第五道鋼支撐8采用了支撐軸力伺服系統(tǒng)，軸力始終保護(hù)在計(jì)算設(shè)定軸力值上下偏差10%的范圍內(nèi)?；由領(lǐng)lm 以下圍護(hù)結(jié)構(gòu)3變形實(shí)測值與計(jì)算預(yù)估值基本吻合，從而成功地控制了鄰地鐵隧道位置處的基坑圍護(hù)側(cè)向變形和地鐵隧道變形。
綜上所述，本發(fā)明的采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法，通過鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和檢測元件，可以將深基坑鋼支撐的軸力設(shè)計(jì)由被動受壓設(shè)計(jì)變?yōu)橹鲃蛹訅赫{(diào)控設(shè)計(jì)，從而可根據(jù)緊鄰深基坑被保護(hù)設(shè)施的變形控制要求，主動進(jìn)行基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形調(diào)控，從而滿足緊鄰深基坑被保護(hù)設(shè)施的安全正常使用。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)包括自動控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和若干檢測元件，所述鋼支撐間隔設(shè)置在基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)面，所述液壓系統(tǒng)通過鋼支撐支撐所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)，所述液壓系統(tǒng)和所述自動控制系統(tǒng)連接，所述檢測元件分別和所述自動控制系統(tǒng)連接，所述自動控制系統(tǒng)對預(yù)先計(jì)算分析設(shè)定的軸力控制閥值以及來自各檢測元件的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行比較分析，并通過控制所述液壓系統(tǒng)調(diào)整鋼支撐對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐力，所述采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法包括如下步驟(1)根據(jù)被保護(hù)設(shè)施的變形控制值，通過連續(xù)介質(zhì)有限元分析，獲得被保護(hù)設(shè)施變形與圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的關(guān)系，得到圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的總控制指標(biāo)以及分級控制指標(biāo)，根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形指標(biāo)進(jìn)一步得到鋼支撐需要提供的軸力值，將該軸力值作為鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)的軸力控制閥值；(2)對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際側(cè)向變形值和鋼支撐的實(shí)際軸力輸出值進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測并將監(jiān)測結(jié)果發(fā)送給自動控制系統(tǒng)；(3)自動控制系統(tǒng)分別對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形控制值和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際側(cè)向變形值進(jìn)行比較分析以及預(yù)先計(jì)算分析設(shè)定的軸力控制閥值和鋼支撐的實(shí)際軸力輸出值進(jìn)行分析處理，自動控制系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果向液壓系統(tǒng)發(fā)出控制指令；(4)液壓系統(tǒng)根據(jù)控制指令對各鋼支撐分別適時(shí)加載，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形在可控的范圍內(nèi)，從而滿足被保護(hù)設(shè)施的變形控制要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)控制深基坑變形的設(shè)計(jì)方法，其可以根據(jù)被保護(hù)設(shè)施的變形控制值，通過連續(xù)介質(zhì)有限元分析，獲得圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形控制值和鋼支撐需要提供的軸力控制閥值，通過檢測元件對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際側(cè)向變形值和鋼支撐的實(shí)際軸力輸出值進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測并將監(jiān)測結(jié)果發(fā)送給自動控制系統(tǒng)，通過自動控制系統(tǒng)對預(yù)先計(jì)算分析設(shè)定的軸力控制閥值以及來自各檢測元件的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行比較分析，控制液壓系統(tǒng)調(diào)整所述鋼支撐對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐力。將深基坑鋼支撐的軸力設(shè)計(jì)由被動受壓設(shè)計(jì)變?yōu)橹鲃蛹訅赫{(diào)控設(shè)計(jì)，從而可根據(jù)緊鄰深基坑被保護(hù)設(shè)施的變形控制要求，主動進(jìn)行基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形調(diào)控，從而有效保護(hù)緊鄰深基坑的被保護(hù)設(shè)施。
文檔編號E02D17/04GK102535479SQ20121006201
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者王如路, 羅發(fā)揚(yáng), 翟杰群, 謝小林, 賈堅(jiān) 申請人:上海申通地鐵集團(tuán)有限公司, 同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司軌道交通與地下工程設(shè)計(jì)分院