基于ANSYS有限元分析深基坑支护动态优化设计方法的研究

　　传统的深基坑工程设计计算多采用根据基坑的蕞终开挖状态，基于极限平衡的分析方法，计算基坑支护结构的内力、位移、变形，在此基础上验算土体稳定性，蕞终完成基坑支护结构的设计。这种方法多为“一次设计，一次施工”，常称之为“静态设计”，其优点在于设计理论简单，设计工作量小，是基坑支护工程设计中常采用的方法之一。但在具体基坑支护工程中，施工阶段的各种土压力荷载，周边材料堆载，土层深度等参数都是变化的，单一的静态设计理念已经不能够完全满足基坑设计的要求。优质的基坑支护设计要求做到高质，经济，安全的完成，调查发现基于静态理论的基坑支护设计往往因为施工过程中变化的参数与具体工程表现不一致。这样可能导致投入与产出成不对等关系，造成资源浪费或安全无保障等后果。 随着科技的发展，特别是计算机仿真技术的发展，将计算机仿真技术引用到深基坑工程中来已成为一大趋势。结合仿真技术，笔者针对“静态设计”提出这样的一思路，通过模拟基坑施工过程中每一阶段，将模拟数据反馈回设计，运用传统理论完成初期基坑支护设计，再次结合施工过程的监测数据与模拟数据，完成整个基坑支护。这种设计方法，笔者称之为“动态优化设计”。 为完成“动态优化设计”方法的建立，笔者将大型有限元分析软件ANSYS引入到基坑设计中。在理论层面上，从软件的材料模拟，接触面模拟，生死单元几个模块入手，证明其用于基坑支护模拟的理论可行。在技术操作层面上，通过具体工程模拟分析，优化了传统基坑支护设计，并取得了良好的效果。 通过研究笔者将ANSYS软件引入到基坑支护设计中，建立了这样一种动态优化设计工作流程：传统深基坑支护设计→获得支护方案→建立动态设计计算模型→分析变化参数→预测分析与数据反馈→对原始设计方案优化→跟踪监测→反馈信息进行预测。深基坑的设计与其他设计相比具有其自身的特殊性，其设计与施工完全是相互依赖，密不可分的。这种动态优化设计与基坑支护施工密切联系在一起，它避免了静态设计中“一次设计，一次施工”引起的弊端，减少资源不合理利用现象，从而降低工程造价，又保证了基坑工程安全性和稳定性。

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