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软土地区深基坑开挖对邻近建筑物影响的三维有限元分析

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摘要

在考虑土体小应变刚度特性的基础上，本文建立了包含基坑及邻近建筑物在内的三维有限元模型，不仅对考虑建筑物的初始不均匀沉降的必要性进行讨论，分析了不同墙体刚度及楼层数的建筑物变形特点，而且对不同围护结构变形形式的基坑邻近建筑物变形进行探讨。同时，文中还针对与基坑边成不同角度、与坑角成不同方位的建筑物进行分析，从而对基坑开挖所引发的邻近建筑物变形特点进行了较为深入的研究，并得到以下主要结论：
　　 (1)对于横墙垂直于基坑边的矩形建筑物，有必要对建筑物的初始变形加以考虑。对于纵墙垂直于基坑边且跨越坑外沉降槽最低点时，考虑建筑物的初始变形是很有必要的；而当纵墙垂直于基坑边，且处于坑外土体上凸区域时，不考虑建筑物的初始变形则是偏于保守的。
　　 (2)当建筑物跨越坑外沉降槽最低点时，且当楼层大于4层时，建筑物的挠曲变形与墙体拉应变则不再随楼层的增加而减小，即此时楼层低的建筑物最为不利；当建筑物跨越坑外沉降槽的上凸区域时，且挠曲变形导致楼层为3层的建筑物墙体拉应变最大，即3层的建筑物最为不利。
　　 (3)当围护结构发生踢脚和内凸变形时，建筑物的下凹挠曲变形最为显著，并产生显著的墙体拉应变，此时邻近的建筑物是最为不利的；而对于任意变形形式的围护结构，当建筑物距基坑距离约为(1～1.5)倍开挖深度时，建筑物都将是不利的。
　　 (4)当建筑物的挠曲变形对墙体拉应变起主要作用时，墙体最大拉应变发生在垂直于基坑边的建筑物纵墙上，此时纵墙与基坑边垂直时是最不利位置；当建筑物挠曲程度较小时，墙体的拉应变源于挠曲变形与扭转变形的共同作用，此时纵墙与基坑边垂直并不是最不利位置。
　　 (5)对于纵墙平行于基坑边的建筑物，当其距坑角距离小于一倍开挖深度时，坑角效应对建筑物变形起不利作用，即此时建筑物是最为不利的；而当建筑物纵墙垂直于基坑边，且距坑角距离小于一倍开挖深度时，坑角效应对建筑物变形起有利作用，而当建筑物距坑角距离大于一倍开挖深度时，坑角效应对建筑物墙体拉应变的影响基本可以忽略，但墙体拉应变达到最大值，即此时建筑物是最为不利的。

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