［摘要］深基坑工程的突出特点是，其设计与施工除需保证深基坑工程自身的技术合理与安全外，还需控制其施工对环境的影响。由于我国深基坑工程发展的历史不长，理论研究落后于工程实践，而工程经验人员技术水平有限，导致近年来出现了一些基坑工程的事故，也出现了许多深基坑工程施工对环境造成有害影响的工程实例。采用有限元软件对深基坑支护形式进行结构验算，可以提高结构验算的准确性，对明确结构所处的安全稳定状态有积极作用，对现场的施工有指导意义。
［关键词］深基坑；有限元软件；施工管理
1工程概况
根据设计图纸中的平面图所示位置，基坑开挖面积最大开挖的外边线尺寸为6m×3m，最大的开挖深度约5.3m，周边土质以粉土及黄土为主，地下水位较低，受季节性降水影响较大，开挖周边10m范围内有建筑物，开挖范围内无重要的管线布置，基坑等级按照二级基坑处理。
2方案选型
根据工程概况的主要内容，施工区域内不具备放坡开挖的条件，且距离民房及重要管线距离较近，因此选择钢板桩支护方式进行支护开挖，支护的主要参数见表1。
3有限元模拟及验算
3.1基本信息
选择理正深基坑有限元软件进行整体及单片验算，见表2。
3.2模型建立
建立深基坑有限元模型，采用拉森钢板桩-Ⅳ型，围护结构及内支撑型钢均采用Q345钢材，技术指标应符合规范要求，其弹性模量E=2.1×105MPa，剪切模量G=0.81×105MPa。建立的有限元整体模型如图1所示。
3.3单片结构验算
（1）内力值。经计算内力取值见表3。（2）稳定性验算。1）截面验算。基坑内侧抗弯验算（不考虑轴力）：σ内=Mn/Wx（1）基坑外侧抗弯验算（不考虑轴力）：σ外=Mw/Wx（2）式中：σ内为基坑内侧最大弯矩处的正应力（MPa）；σ外为基坑外侧最大弯矩处的正应力（MPa）；Mn为基坑内侧最大弯矩设计值（kN·m）；Mw为基坑外侧最大弯矩设计值（kN·m）；Wx为钢材对x轴的净截面模量（m3）；f为钢材的抗弯强度设计值（MPa）。经计算，得出σ内为37.964MPa<f=215.000MPa，σ外为24.972MPa<f=215.000MPa，均满足相关要求。2）抗倾覆验算。从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：Ks=（18.000×5.000×3.941+10.000×10.977）/［18.417×（5.300+5.000）+0.000］=2.448≥1.800，抗隆起稳定性满足要求。
3.4整体性验算
（1）结构强度验算。使用理正深基坑软件整体验算得出各个工况下的指标数据如下，见表4，表5。（2）安全性验算。1）腰梁安全性验算。刚度计算：根据工况二中最不利的情况腰梁最大的弯矩为104.1kN/m。xh=HW400×408各跨截面几何特性见表6。腰梁材料的容许应力σ允许=200MPa。其中：Wx1为截面上部对x轴的全截面模量；Wx2为截面下部对x轴的全截面模量；Wy1为截面左侧对y轴的全截面模量；Wy2为截面右侧对y轴的全截面模量；γx1为截面上部对主轴x的截面塑性发展系数；γx2为截面下部对主轴x的截面塑性发展系数。σ计算=M/rWx=104.1kN/1.05×0.003540=28.006MPa＜σ允许腰梁受到的应力在允许应力范围内，结构强度满足要求。2）支撑体系安全性验算刚度计算：根据工况二中最不利的情况支撑体系最大的弯矩为151.6kN/m。xh=HW400×408各跨截面几何特性见表7。支撑材料的容许应力σ允许=200MPA。各项变量代表意义与腰梁中变量意义一致。计算应力σ计算=M/rWx=151.6kN/1.05×0.003540=40.7MPa＜σ允许。支撑受到的应力在允许应力范围内，结构强度满足要求。强度验算：支撑体系最大的轴力为395kN。支撑截面的面积为250.07cm2。抗压强度=N/A=395000N/0.025m2=1.58×107Pa=15.8MPa。允许抗压强度σ允许=200MPa，满足要求。
4结束语
根据以上钢板桩的单片结构强度验算及整体性验算，钢板桩处于安全稳定状态，可满足工况条件下的施工。同时进一步对腰梁及支撑体系的结构安全性进行验算，保证了施工期间的安全可靠。钢板桩的选型、布置方式、腰梁、支撑的选型布置方式合理可靠，可以满足现场施工要求。
参考文献
[1]建筑地基基础工程施工质量验收规范：GB50202—2002[S].
[2]建筑基坑工程监测技术规范：GB50497—2009[S].
作者:何文德 王国栋 占昌清 于立民 周鹏 单位:中国十七冶集团有限公司交通工程技术分公司