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地铁施工中钢支撑受力及变形因素的分析

【摘要】：科学地采用予加轴力的钢支撑，对保护环境、节约造价和缩短工

期具有明显优势。但钢支撑的采用，必须具备钢支撑加工和安装的技术条件，并

需要一定的施工经验。钢支撑应力变化主要来自基坑开挖深度的变化下，土体对

基坑围护结构压应力的变化，在不同阶段各道撑所受应力有增大或减小的变化。

关键词：钢支撑；受力；温度应力；变形

【abstract】:thesciencetoaddaxialforceofsteelsupport,toprotectthe

environmentandsavecostandshortetheconstructioperiodhasobvious

advantages.Butsteelsupportadoption,andmustbeabletosupporttheprocessing

andinstallatioofsteeltechnologyconditions,andneedcertaiconstructio

experience.Steelsupportthestresschangesfromthemaipitexcavatiodepth

change,thefoundatiosoilretainingstructureofcompressivestresschangesi

differentstageeachwordstresssupporthaveincreaseordecreasethechanges.

Keywords:steelsupport;Stress;Temperaturestress;deformatio

一、钢支撑的受力特点

支撑体系在软弱地层的基坑工程中，支撑结构是承受地下墙所传递的土压

力，水压力的结构体系。支撑结构体系包括围檩、支撑、临时立柱及其他附属构

件。

挡土的应力传递路径是：围护结构→围檩（冠梁）→支撑，本工程采用钢支

撑体系，垂直对称布置。适用于长条形基坑，其特点为安装、拆除施工方便，可

周转使用，支撑中可预加应力，可调整轴力而有效控制围护墙变形；其施工工艺

在基坑施工中是技术要求较高的一项技术工艺，如节点和支撑结构处理不当，施

工支撑不及时不准确，会造成基坑失稳。

二、钢支撑的应力变化规律

钢支撑在基坑不同阶段所受内力是不同的，由于基坑开挖深度的增加钢支撑

逐渐架设。本工程中二号线横撑的轴力监测从8月13日加设第一道支撑开始，

轴力最大达到60~70吨力，之后轴力值随基坑的开挖逐渐增大，在8月21日挖

至二道撑下时，轴力达到75~95吨力；在架设二道撑后，由于二道撑的作用，使

第一道撑的作用力有所减小，并随着三、四道撑的施加第一道撑轴力的增加就不

十分明显。

三、钢支撑受温度的影响

由于钢支撑自身受物理变形的影响，产生热胀冷缩的变化，从而支撑应力也

会随着温度发生数值变化，尤其在较长的支撑中更加明显。

本工程在1号线南端基坑施工45m宽基槽施工中，架设钢支撑长度达到

45m，6月19日当第一道支撑架设完成后，通过钢支撑轴力计监测发现钢支撑上

下午的数值差异很大，轴力差距达到12吨力，由于该处基坑距金禧大酒店仅有

6m，因而引起高度重视，增加监测频率由上下午各一次改为每日4次，在量测

过程中详细记录钢支撑温度，并对钢支撑受温度变化引发的变形加以计算。

（1）计算

a.计算参数的选取由相关规范及设计要求确定

b.钢支撑温度应力

西南角钢支撑属于超静定结构，因此在温度变化时将产生内力及温度应力形

式见（图5.5-4）。

参照计算简图设想拆除右端支座，允许杆件自由胀缩，当温度变化为ΔT时，

钢支撑的温度变形为ΔIT=αΔT×1（b）

然后再在右端作用RB，杆件因RB而产生的缩短是Δl=RBl/EA（c）

实际上，由于两端直接作用在维护结构上，钢支撑长度几乎没有变化，必须

有ΔlT=Δl（d）

将（b）、（c）代入上式，得αΔT*1=RBLl/EA

可得：RB=EaαΔT

温度应力：δT=RB/A=αEΔT=12×10-6×206×10