Анализ корректности методов учета температурного воздействия на металлические распорки крепления котлована и возможности ее повышения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

При проектировании конструкций ограждения глубоких котлованов в настоящее время далеко не всегда уделяется внимание температурному режиму, в котором работает распорная система. Однако даже в пределах одних суток температура может меняться более чем на 10°С, что неминуемо приводит к существенному изменению внутренних усилий. Если происходит смена сезона, то изменения могут быть еще более значимыми. Основная проблема большинства существующих методик учета температурных воздействий в том, что они являются либо достаточно сложными, либо дают существенный прирост усилий. В данной работе проводится анализ использования модуля THERMAL в программном комплексе PLAXIS 2D, в том числе с авторскими предложениями по модернизации, в сравнении с двумя наиболее известными и актуальными методами учета температурного воздействия. Для котлована глубиной 6 м в однородном грунтовом массиве с одним ярусом распорного элемента была произведена серия расчетов для различных грунтовых условий, в результате которых выявлено приращение усилий по численному методу в 1,2–3,1 раза больше, чем для остальных двух рассмотренных методик. Несмотря на существенную разницу, численная методика оказалась наиболее универсальной и независимой от конструктивных решений и подходит для предварительной оценки при расчете влияния температурного воздействия. В статье приводятся рекомендации по более корректному учету температурного воздействия на распорки, а также намечены дальнейшие пути развития предлагаемой методики.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Сидоров

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vitsid@mail.ru

канд. техн. наук

Россия, 129337, Москва, Ярославское ш., 26

В. В. Бимбирис

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Email: slava.bimbiris.01@mail.ru

магистрант

Россия, 129337, Москва, Ярославское ш., 26

Список литературы

  1. Liu F., Zhang Y., Ma T., Tang C.A. Observed performance of a deep excavation of Qingdao Metro Line 4 in China. Tunneling and Underground Space Technology. 2022. Vol. 123. 104445. EDN: SNVBAX. https://doi.org/10.1016/j.tust.2022.104445
  2. Frydrych M., Kacprzak G., Nowak P. Hazard reduction in deep excavations execution. Sustainability. 2022. 14 (2). 868. EDN: UHZLKS. https://doi.org/10.3390/su14020868
  3. Mei Y., Wang L., Zhou D., Fu L. Displacement characteristics of a deep excavation in Hangzhou soft clay. Advances in Civil Engineering. 2022 (1). 5469471. EDN: KRTTGR. https://doi.org/10.1155/2022/5469471
  4. Jing Y., Li L., Li J., Chen H. Performances of a large-scale deep excavation with multi-support types and zoned excavation technique in Shanghai soft soil. Canadian Geotechnical Journal. 2024. Vol. 62, рр. 1–20. EDN: RUNYWE. https://doi.org/10.1139/cgj-2023-0719
  5. Ortigao A., Ribeiro H., Damasco-Penna A., Sieira A.C. FE Analysis of a deep excavation in santos clay. European Journal of Engineering and Technology Research. 2025. Vol. 10 (1), рр. 33–39. EDN: OGNMEA. https://doi.org/10.24018/ejeng.2025.10.1.3205
  6. Wu M., Du Ch., Yang K., Geng X.-Y., Liu X., Xia T. A new empirical approach to estimate temperature effects on strut loads in braced excavation. Tunneling and Underground Space Technology. 2019. Vol. 94. 103115. https://doi.org/10.1016/j.tust.2019.103115
  7. Liu X.-W., Tong G.-Sh., Li Y., Hu H., Chen D. Stability analysis of assembly steel struts in deep excavation. Engineering Mechanics. 2018. 35 (4), рр. 200–207, 218. https://doi.org/10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0478
  8. Wang D., Wang Sh., Zhang Z., Ding P. Study of the Mechanical behavior of retaining structures and adjacent buildings during the excavation of deep and long pits. Shock and Vibration. 2024 (1). 7242422. EDN: JOXQYA. https://doi.org/10.1155/2024/7242422
  9. Khalil A. An Assessment of design and construction methodology of deep excavation with inclined struts. Geotechnical engineering. 2023. 3 (1):5. https://doi.org/10.5281/zenodo.8394909
  10. Hsiung B.-Ch. B., Phan Kh.-H., Hsiao D.-H. A Study on the impacts of one-strut failure scenarios for deep excavation in loose to medium-dense sand. Sustainability. 2023. 15 (13). 10530. EDN: FVUVLE. https://doi.org/10.3390/su151310530
  11. He J., Liao Sh.-M., Sun J., Tang J. Study on axial force interference of soft soil deep excavation under multi-point synchronous loading. Tumu Gongcheng Xuebao (China Civil Engineering Journal). 2020. 53 (7), рр. 99–107. https://doi.org/10.15951/j.tmgcxb.2020.07.008
  12. Wang Y., Ouyang J., Guo P. et al. Performance of deep braced excavation under embankment surcharge load. Geotech Geol Eng. 2023. Vol. 41, рр. 3575–3586. EDN: NAYJEO. https://doi.org/10.1007/s10706-023-02474-w
  13. Nangulama H.K. et al. Stage-by-stage control effect field analysis of steel material servo enhanced support system on lateral displacement and bending moment during deep basement excavation. Case Studies in Construction Materials. 2022. Vol. 16. С. e01068. EDN: TECPFI. https://doi.org/10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0478
  14. Li Sh., Wang F., Le Y., Que Q., Su Y., Lin H. Design and deformation pattern simulation of deep excavation support structures. Frontiers in Earth Science. 2024. Vol. 12. EDN: YQPPHI. https://doi.org/10.3389/feart.2024.1416957
  15. Van Nguyen D., Kim D., Choo Y. Nonlinear seismic performance of buildings considering deep excavation-soil-structure interaction. Bulletin of Earthquake Engineering. 2024. Vol. 22, рр. 5119–5145. EDN: IPQDFW. https://doi.org/10.1007/s10518-024-01966-1
  16. Hu Q., Zhang K., Song J., Fang H., Xie J., He P., Ran L. Numerical simulation and analysis of thermal stress on restressed assembly steel struts system in foundation excavation. IOP Conference Series: Earth and Enviromental Science. 2019. Vol. 300. 022162. https://doi.org/10.1088/1755-1315/300/2/022162
  17. Choosrithong K., Schweiger H.F. Numerical investigation of sequential strut failure on performance of deep excavations in soft soil. International Journal of Geomechanics. 2020. 20 (6), рр. 1–-12. EDN: ZFTLTL. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0001695
  18. Zhang Wg., Hu Xy., Zhang Rh. et al. Numerical analysis of one-strut failure in deep braced excavation considering anisotropic clay behavior. Journal of Central South University. 2023. Vol. 30, рр. 4168–4181. EDN: CBADIW. https://doi.org/10.1007/s11771-023-5489-z
  19. Ye C., Li Z.C., He Z.Z. et al. Numerical investigation of retaining structure response to surrounding surface surcharge during deep excavation. Soil Mech Found Eng. 2023. Vol. 60, рр. 236–243. EDN: KOOCCK. https://doi.org/10.1007/s11204-023-09887-y
  20. Khandel R.K., Rajak T.K., Verma Sh., Mehta D., Rathnayake Up. 2D Finite element model to understand the behaviour of deep excavation with diaphragm walls and strut members. Suranaree Journal of Science and Technology. 2024. Vol. 31 (4). 010316. EDN: JDRUZE. https://doi.org/10.55766/SUJST-2024-04-E04864

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Общая расчетная модель

Скачать (83KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Температурное усилие Nt в зависимости от типа грунта: 1 – методика через модуль THERMAL; 2 – методика СП; 3 – методика через заданные смещения

Скачать (204KB)
Метаданные

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2025