月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringNov.,
基坑支护结构弹塑性计算方法与
m
法的对比分析
朱碧堂，杨敏
(同济大学地下建筑与工程系，上海200092)
摘要
：在围护结构的分析和设计中，常规采用弹性支点
m
法进行围护结构变形分析，但
m
法只能进行围护结构的变
形分析，不能进行稳定分析。笔者曾推导了基于土体极限抗力分布
(
由
N
p
，
α
p
和
n
三参数描述
)
的竖向
Winkler
地基梁
弹塑性解答；该解答能够将围护结构的变形和稳定分析有机地统一。本文在
m
法和基于土体极限抗力的弹塑性方法简
述基础上，结合一个单支撑围护结构事例，对两种方法进行了分析比较。结果表明：①极限抗力弹塑性方法能够同时
考虑围护结构的弹塑性变形和稳定分析，给出围护结构的最小嵌入深度
L
min
，而
m
法仅能进行变形分析；②两种方法
均存在最优嵌入深度
L
opt
；当嵌入深度
L
≥
L
opt
，两种方法均可用于围护结构的分析和设计。
关键词
：围护结构；
m
法；极限抗力；弹塑性分析
中图分类号：
TU472
文献标识码：
A
文章编号：
1000
–
4548()S0
–
1387
–
08
作者简介
：朱碧堂(
1974
–
)，男，湖北郧西人，博士，讲师，主要从事桩基础、结构物与土相互作用的教学与研究。
Comparisonbetweenelastoplasticmethodand
m
-methodforretainingstructures
ZHUBi-tang
，
YANGMin
(DepartmentofGeotechnicalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)
Abstract:
Forthedesignofretainingstructures,elasticmethods,suchas
m
-methodofabeamonWinklerfoundation,are
commonlyusedinpractice.Asaresult,however,evaluationsofdeflectionandstabilityoftheretainingstructuresareirrelevant.
Toavoidthispitfall,anelastoplasticmethodwaspresentedbasedonageneralizedultimatesoilresistancewiththreeparameters
of
N
p
,
α
p
,
n
.Thetwomethodsweresummarizedandcomparedincombinationwithanassumedcasestudyofasinglepropped
retainingstructure.Itdemonstratesthat:
①
Theelasto-plasticmethodcanpredicttheelasto-plasticdeflectionandthestability
ofretainingstructuresaswellastheminimumembedmentlength
L
min
;
②
Anoptimumembedmentlength
L
opt
existsforboth
m
-methodandtheelasto-plasticmethod;Whileembedmentlength
L
≥
L
opt
,bothofthemcanbesoundlyusedtoanalyzeand
designretainingstructures.
Keywords
:retainingstructures;
m
-method;ultimatesoilresistance;elastic-plasticanalysis
0引言
本文主要研究柔性深基坑围护结构的分析与设
计。这类结构主要由用于围护垂直岩土坡的围护桩或
墙及支撑或锚杆等组成，
如图
1
所示。
对于这类围护结
构，一般可简化为受侧向土压力作用的竖向地基梁结
构，常用的分析方法有等值梁法和弹性地基梁法。目
前在工程设计中，如国家行业标准《建筑基坑围护技
术规程》
和上海市标准
《基坑工程设计规程》
，
普遍采
用弹性支点
m
法进行围护结构变形分析。文献
[1]
给出
了弹性支点
m
法的有限元实现过程，并编制和开发了
相应的计算软件——同济启明星深基坑支挡结构分析
计算软件
FRWSv4.0
。采用该软件，文献
[2]
对围护结
构变形的变形性状和影响因素进行了分析和讨论。
采用弹性方法分析围护结构的性状时，往往需要
限定围护结构坑面处的允许位移
(如
10mm
)
，
使围护
结构的变形性状主要位于弹性范围内。然而，大量分
析表明：水平受荷地基梁结构即使在较小的荷载水平
下，
地面附近的土体也出现较大的应变和应力
[3-4]
而发
生屈服，从而达到土体极限抗力
[5-7]
。因此，采用弹性
模型很难同时准确预测围护结构的变形和弯矩
[6,8]
。
并
且，在实际工程中，围护结构在开挖面处产生的变形
往往远比
10mm
大。文献
[9]
采用统一土体极限抗力分
布
(由
N
p
，
α
p
和
n
三参数描述)
与被动土压力相结合的
模式，推导了围护结构变形和稳定分析的弹塑性解答
(下称极限抗力法)
，并编制了基于
Excel
的数据
表格分析程序
FDWALLv1.0
，并采用该程序，对悬臂
围护结构、单锚撑和二道或多道锚撑围护系统的变形
和稳定特性进行了讨论，重点研究了围护结构的变形
和弯矩分布性态。
