GEO5深基坑分析模块与理正深基坑计算结果对比
GEO5深基坑支护结构分析模块自加入《建筑基坑支护技术规程 JGJ 120- 2012》以来，在各位岩土工程师的敦促、建议下，一直在不断地进行功能改进和优化。针对此次春季更新，我们对弹性支点法桩前被动土压力的范围做了调整，从而使弹性支点法的技术缺陷得到了进一步优化。
有些习惯使用理正深基坑设计软件的用户会对GEO5的计算结果缺乏信心，实际上作为一款具有近三十年研发历史的岩土设计软件，GEO5在国内外已经过 无数岩土工程师的检验，并在业内赢得了良好的信誉和口碑。本文就以几个简单的基坑工程为算例，就GEO5 弹性支点法的计算结果与理正深基坑设计软件的 计算结果做一个简单的对比。
1 悬臂式排桩
1.1 基坑算例概要
排桩长度为10.0m，截面为圆形，直径为0.8m，桩间距为1.0m；桩身混凝土型号为C30，纵筋型号为HRB400；基坑开挖深度为5.0m，土层为均质砂土，水平反力系数计算方法采用m法，结构在坑底水平位移量取10mm。表1为砂土 层物理力学参数表，图1为基坑计算模型。
表 1.1 土层物理力学参数表
土层 | 天然重度 (kN/m3) | 内摩擦角 (°) | 黏聚力 (kPa) | 结构与岩土间摩擦角 (°) |
砂土 | 20.0 | 38.0 | 0.0 | 0.0 |
注：因为理正土压力计算方法采用的是朗肯土压力法，所以无法考虑结构与岩土间的摩擦力， 为了使条件统一这里将结构与岩土间摩擦角设置为 0。
图 1.1 基坑模型
1.2 GEO5计算结果
使用GEO5深基坑支护结构分析模块进行计算，计算结果显示，桩身最大位移值为13.2mm，最大弯矩为172.78 kN·m/m，最大剪力为80.29 kN/m。
图 1.2 位移、弯矩、剪力包络图
1.3 理正计算结果
使用理正深基坑支护结构设计软件进行计算，计算结果显示桩身最大位移值为13.26mm，最大弯矩为 169.95 kN·m，最大剪力为80.63kN。
图 1.3 位移、弯矩、剪力包络图
注：默认情况下GEO5 不会对排桩的刚度进行折减，所以使用理正进行计算时需 将“刚度折减系数 K”设置为1.0。
1.4 计算结果对比
默认情况下GEO5 给出最大弯矩和剪力是每延米的计算结果，在和理正进行对比时，需要将计算结果乘以桩间距，这样得到结果的才是每根桩的最大弯矩和剪力。
表 1.2 排桩计算结果对比
软件 | 最大位移[mm] | 最大弯矩[kN·m] | 最大剪力[kN] |
GEO5 | 13.2 | 172.78 | 80.29 |
理正 | 13.26 | 169.95 | 80.63 |
差异百分比 | 0.45% | 1.6% | 0.42% |
2 支撑式排桩
2.1 基坑算例概要
基坑开挖深度为6.0，并施加一排内支撑，内支撑具体参数见表2.1，工况划分见表2.2，其它参数同悬臂式排桩。
表 2.1 内支撑参数
编号 | 深度 z[m] | 长度 l[m] | 间距 b[m] | 倾角 α[°] | 水平刚度 k[kN/m] | 不动点调整系数 | 松弛系数 | 预应力 F[kN] |
1 | 2.0 | 8.0 | 5.0 | 0.0 | 100000 | 0.5 | 1.0 | 0.0 |
表 2.2 计算工况
工况 | 类型 | 深度[m] |
工况一 | 开挖 | 3.0 |
工况二 | 施加内支撑 | 2.0 |
工况三 | 开挖 | 6.0 |
图 2.1 基坑计算模型
3.2 GEO5 计算结果
使用GEO5深基坑支护结构分析模块进行计算，这里只对工况三的计算结果进行讨论，结果显示桩身最大位移值为5.2mm，最大弯矩为60.75 kN·m/m，最大剪力为43.48kN/m。
图 2.2 位移、弯矩、剪力包络图
3.3 理正计算结果
使用理正深基坑支护结构设计软件进行计算，同样只对工况三的计算结果进 行讨论，结果显示桩身最大位移值为5.34mm，最大弯矩为61.33 kN·m，最大剪力为43.71kN。
图 2.3 位移、弯矩、剪力包络图
注：默认情况下GEO5不会对排桩的刚度进行折减，所以使用理正进行计算时需 将“刚度折减系数 K”设置为1.0。
3.4 计算结果对比
默认情况下GEO5给出最大弯矩和剪力是每延米的计算结果，在和理正进行对比时，需要将计算结果乘以桩间距，这样得到结果的才是每根桩的最大弯矩和剪力。
表 2.3 排桩计算结果对比
软件 | 最大位移[mm] | 最大弯矩[kN·m] | 最大剪力[kN] |
GEO5 | 5.2 | 60.75 | 43.48 |
理正 | 5.34 | 61.33 | 43.71 |
差异百分比 | 2.69% | 0.95% | 0.53% |
3 锚拉式排桩
3.1 基坑算例概要
排桩长度为12.0m，截面为圆形，直径为0.6m，桩间距为1.0m；基坑开挖深度为8.0，并施加两排锚杆，锚杆具体参数见表3.1，工况划分见表3.2，其它参数同悬臂式排桩。
表 3.1 锚杆参数
编号 | 深度 z[m] | 自由段长度 l[m] | 锚固段长度 lk[m] | 倾角 α[°] | 水平间距 d[m] | 水平刚度 k[kN/m] | 预应力 F[kN] |
1 | 2.0 | 2.0 | 4.0 | 20.0 | 5.0 | 20000 | 0.0 |
2 | 5.0 | 2.0 | 4.0 | 20.0 | 5.0 | 20000 | 0.0 |
注：理正输入的是水平刚度，GEO5输入的是轴向刚度，两者可根据锚杆倾角换算。
表 3.2 计算工况
工况阶段 | 类型 | 深度[m] |
1 | 开挖 | 3.0 |
2 | 施加锚杆 | 2.0 |
3 | 开挖 | 6.0 |
4 | 施加锚杆 | 5.0 |
5 | 开挖 | 8.0 |
图 3.1 基坑计算模型
3.2 GEO5 计算结果
使用GEO5深基坑支护结构分析模块进行计算，这里分别对工况三和工况五 的计算结果进行讨论，结果显示，工况3时桩身最大位移值为15.1mm，最大弯矩为101.38kN·m/m，最大剪力为55.79kN/m；工况5 时桩身最大位移值为18.6mm，最大弯矩为 89.62kN·m/m，最大剪力为76.36kN/m。
图 3.2 工况3位移、弯矩、剪力包络图
图 3.3 工况5位移、弯矩、剪力包络图
3.3 理正计算结果
使用理正深基坑支护结构设计软件进行计算，同样分别对工况三的计算结果进行讨论，结果显示，工况3时排桩桩身最大位移值为 15.24mm，最大弯矩为 101.97kN·m，最大剪力为 58.93kN；工况5时排桩桩身最大位移值为18.56mm， 最大弯矩为91.68kN·m，最大剪力为82.51kN。
图 3.4 工况3位移、弯矩、剪力包络图
图 3.5 工况5位移、弯矩、剪力包络图
注：默认情况下GEO5不会对排桩的刚度进行折减，所以使用理正进行计算时需 将“刚度折减系数 K”设置为1.0。
3.4 计算结果对比
默认情况下GEO5给出最大弯矩和剪力是每延米的计算结果，在和理正进行对比时，需要将计算结果乘以桩间距，这样得到结果的才是每根桩的最大弯矩和剪力。
表 3.3 工况3排桩计算结果对比
软件 | 最大位移[mm] | 最大弯矩[kN·m] | 最大剪力[kN] |
GEO5 | 15.1 | 101.38 | 55.79 |
理正 | 15.24 | 101.97 | 58.93 |
差异百分比 | 0.93% | 0.59% | 5.63% |
表 3.4 工况5排桩计算结果对比
软件 | 最大位移[mm] | 最大弯矩[kN·m] | 最大剪力[kN] |
GEO5 | 18.6 | 89.62 | 76.36 |
理正 | 18.56 | 91.68 | 82.51 |
差异百分比 | 0.22% | 2.30% | 8.05% |
