Analysis and Calculation of In-Plane Stability for Prefabricated Composite Steel Supports in Foundation Pits
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摘要: 基坑组合型钢支撑为平面多肢格构柱,对虚轴的平面稳定缺少系统研究。各地颁布的多本钢支撑地方标准对平面稳定计算标准不一,对于格构柱剪切影响和钢立柱抗侧刚度作用,规范公式缺少严密的理论依据,计算结果可能偏于不安全。为此,依据对格构组合支撑平面稳定问题的系统研究,提出考虑剪切作用、边界约束条件的临界荷载计算公式;钢支撑的盖板属于深梁,应考虑剪切变形作用,并对支撑与基坑的实际连接情况提出按固端、简支边界约束计算的条件,分析了系杆对支撑的稳定作用;受钢立柱抗侧刚度K作用,格构柱会出现多个半波的高阶失稳模态,对应每个模态均应考虑剪切影响,基于此推导了考虑钢立柱作用的临界荷载计算公式,并对长支撑提出了两种刚度立柱组合布置的优化措施和计算方法。Abstract: The combined steel support for foundation pits is a planar multi-legged lattice column, and there is a lack of systematic research on its in-plane stability of the imaginary axis. Various local standards and specifications for steel supports issued by different regions have inconsistent provisions for in-plane stability calculation. The formulas in current standards lack a rigorous theoretical basis for the shear effect on lattice columns and the lateral stiffness effect of steel columns, which may lead to unconservative calculation results. Based on a systematic research and analysis of the in-plane stability of lattice combined supports, this study proposed a critical load formula considering shear effects and boundary constraints. The cover plate of the steel support was treated as a deep beam, with its shear deformation effect taken into account. The actual connection between the support and the foundation pit was suggested to be modeled using fixed and simply-supported boundary constraints for calculation. The stabilizing effect of tie rods on the support was analyzed. Under the action of the lateral stiffness K of the steel column, it was found that the lattice column could exhibit multiple high-order instability modes with half-wave characteristics. The shear effect was considered for each mode. Accordingly, a critical load formula incorporating the effect of the steel column was derived. For long supports, two optimization measures and calculation methods for the combined arrangement of rigid columns were proposed.
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