地下結(jié)構(gòu)工程課程設(shè)計(jì)

1、地下結(jié)構(gòu)工程課程設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：巖土與地下結(jié)構(gòu)工程1.1 工程地質(zhì)條件素填土：黃灰色、可塑、松、稍濕，不均勻，以素土為主，夾碎石，據(jù)調(diào)查堆積時(shí)間十年以上。全場(chǎng)分布。厚度0.5米。粉質(zhì)粘土: 黃色、軟-可塑、濕，無(wú)搖振反應(yīng)，刀切面光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等。見(jiàn)鐵錳質(zhì)氧化物。成因年代q4al 。全場(chǎng)分布。厚度3.0米。粉質(zhì)粘土夾粉土：灰色、可塑，濕，刀切面稍光滑，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。夾粉土，薄層狀，厚度20-30cm。成因年代q4al。全場(chǎng)分布。厚度5.0米。細(xì)砂：灰色，稍密，飽和，顆粒圓形，質(zhì)地較純，級(jí)配良好，主由長(zhǎng)石、云母、石英等組成,粒組含量0.075mm為87.9-91.8%。成因

2、年代q4al。平面上尖滅。厚度6.0米。圓礫：雜色、稍密、飽和，圓形為主，母巖成份主要為石英巖、石英砂巖、硅質(zhì)巖、火成巖等，粒組含量2mm為52.6-90.1%。充填物為細(xì)砂，充填充分。成因年代q3al。全場(chǎng)分布。厚度8.0米。卵石：雜色、中密、飽和，園形為主，母巖成份主要為石英巖、石英砂巖、硅質(zhì)巖、火成巖等，粒組含量20mm為52.2-80.7%。充填物為細(xì)砂，充填充分。成因年代q3al。全場(chǎng)分布。未揭穿。1.2 水文地質(zhì)條件第層為弱透水層，第、層為相對(duì)隔水層，第、層為透水層。場(chǎng)地地下水按含水介質(zhì)劃分屬第四紀(jì)沖積物中的孔隙水，地下水按埋藏條件有兩種類(lèi)型：上部為上層滯水無(wú)統(tǒng)一地下水位，勘察時(shí)通

3、過(guò)各鉆孔的觀測(cè)上層滯水埋深0.3-1.1米，賦存于素填土中，受大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)排泄為主；下部承壓水勘察時(shí)穩(wěn)定水位埋深約3.0-4.0米，承壓水賦存于砂、卵石層中，具有弱承壓性，受區(qū)域同層側(cè)向補(bǔ)給徑流排泄。地下水年變化幅度根據(jù)湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)編制的環(huán)境水文地質(zhì)工程地質(zhì)綜合勘察報(bào)告資料為1.0-3.0米，在豐水期由長(zhǎng)江側(cè)向補(bǔ)給，在枯水期地下水側(cè)向補(bǔ)給長(zhǎng)江。1.3 環(huán)境條件場(chǎng)地平坦,無(wú)地下管線,距圍護(hù)結(jié)構(gòu)一定距離之外有已建房屋。2.1基坑支護(hù)設(shè)計(jì)主要參數(shù) 土層編號(hào)土 名天然重度r(kn/m3)c(kpa)度備注素填土17.0108各指標(biāo)為復(fù)核值。粉質(zhì)黏土19.01710粉質(zhì)粘土夾粉土1

4、9.11911細(xì)砂20.0025圓礫18.00362.2開(kāi)挖深度及地面荷載基坑開(kāi)挖深度為自然地面下6.0米，地面荷載與坑邊距離為1.0米，荷載大小為30kpa，作用寬度為10.0米。2.3 基坑工程重要性等級(jí)由于本工程基坑開(kāi)挖深度為6.0米，開(kāi)挖深度一般；又由于場(chǎng)地平坦，無(wú)地下管線；工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。綜合各方面因素，確定該基坑工程重要性等級(jí)為二級(jí)。3.1設(shè)計(jì)依據(jù)（1）地下結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)（2） 鄭剛主編。地下工程，機(jī)械工業(yè)出版社，2011（3）東南大學(xué)等合編。土力學(xué)（第二版），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005（4）建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范(jgj120-99)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，199

5、9（5） 湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)基坑工程技術(shù)規(guī)程(db42159-2004) （6）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb 50010一2010)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社2010（7）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb 500092001)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20024.1地下連續(xù)墻支護(hù)斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容與要求（1）確定在施工過(guò)程中作用于連續(xù)墻上的土壓力、水壓力以及上部傳來(lái)的荷載；（2）確定地下連續(xù)墻所需要的入土深度，以滿(mǎn)足抗管涌、抗隆起、防止基坑整體失穩(wěn)破壞以及滿(mǎn)足地基承載力的需要；（3）地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算與變形驗(yàn)算；（4）地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)，包括墻體和支撐的配筋設(shè)計(jì)或者截面強(qiáng)度驗(yàn)算，節(jié)點(diǎn)、接頭的連接強(qiáng)度和構(gòu)造處

6、理；（5）估算基坑施工對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，包括連續(xù)墻的墻頂位移和墻后地面沉降值的大小和范圍；（6）繪制結(jié)構(gòu)配筋圖。4.2設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.1地面附加荷載傳至n層土底面的豎向荷載qn計(jì)算1.0m-11.0m的荷載應(yīng)加上q. 由規(guī)范公式計(jì)算q=q0=30=25kpa 4.2.2各層土壓力計(jì)算 各土層的土壓力系數(shù)： ka1=0.756 =0.869 ka2=0.705 =0.839 ka3=0.679 =0.824 ka4=0.406 =0.637 地下水位埋深取0.3m-1.1m 承壓水取水位埋深為3.0m主動(dòng)土壓力計(jì)算：00.5m 上= 0-2c1=0-2100.8690下= 1h1ka1-2c1

7、=170.50.756-2100.8690(2)粉質(zhì)粘土 （0.5m-1.0m） 2=19kn/m3 c2=17kpa 2=10 上=h1ka2-2c2=17.00.50.704-2170.8390 又由于從1.0m開(kāi)始受地面附加荷載的影響，此處存在地下水，而此土層為粘性土，故水土合算。（1.0m-3.5m） 1.0 = (q+1h1+2h)ka2-2c2=(25+17.00.5+190.5)0.704-2170.839=1.746kpa 下= (q+1h1+2h2)ka2-2c2=（25+170.5+190.5+192.5）0.704-2170.839=35.186kpa(3)粉質(zhì)粘土夾粉土

8、粉質(zhì)粘土夾粉土層分為兩層計(jì)算（存在開(kāi)挖面的影響） 上= (q+1h1+2h2)ka3-2c3=(25+17.00.5+193.0)0.680-2190.824=30.228kpa 6.0 = (q+1h1+2h2+3h3）ka3-2c3=(25+17.00.5+193.0+19.12.5)0.680-2190.824=62.698kpa根據(jù)規(guī)范，基坑開(kāi)挖面以下的土壓力可按以下方法計(jì)算：（6.0m-8.5m） a3=62.698kpa（4）細(xì)砂 （8.5m-14.5m） m=18.875kn/m3 a4=(q+mh)ka4=(25+18.8756.0)0.406=56.13kpa被動(dòng)土壓力計(jì)算（

9、3）粉質(zhì)粘土夾粉土 被動(dòng)土壓力在基坑開(kāi)挖面以下正位，故地下水的計(jì)算就按照開(kāi)挖面以下0.5m算起,但是由于是粘性土，做合算，故 6.0=3h0kp1+2c3=0+2191.213=46.09kpa 下=3h1kp1+2c3 =19.12.51.472+2191.213=117.656kpa第四層土層為砂性土，故水土分算 上=+2c4=19.12.52.464+20=117.656kpa 下=（3h1+4h2）kp2+2c4=（19.12.5+106） 2.464+106=325.496kpa土壓力計(jì)算圖4.2.3嵌固深度hd的計(jì)算 假設(shè)支撐點(diǎn)設(shè)在距離地面2.0m處，水平荷載與抗力相等的點(diǎn)即彎矩為

10、零的地方，設(shè)此點(diǎn)距離坑底hc,hc=0.591m 支點(diǎn)力tc= hai=+ =380.486 kn/m hpi=46.0960.5910.591 +16.6160.5910.591=9.07kn/m把數(shù)據(jù)代入上式中得tc=80.912kn. 假設(shè)嵌固點(diǎn)在距離基坑開(kāi)挖面底部x m處，代入公式 hp+tc(ht1+hd)-1.20 ha0 中得方程： 5.773x3-18.147x2+74.332x-183.6940 得， x=3.5 m,即嵌固深度hd=3.5m4.2.4地下連續(xù)墻配筋計(jì)算（1）最大彎矩的計(jì)算，彎矩最大有兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)在坑底上方，一個(gè)在坑底下方 假設(shè)在上方的點(diǎn)在距離第二層土底y m

11、處，彎矩最大在剪力為零的地方，故：80.912=1.7462.5+2.533.44+30.228y+ y2解得，y取正值，y=0.955m待添加的隱藏文字內(nèi)容3故mmax=1.7462.5（0.955+）+2.533.44（2.5+0.955）+30.2280.9550.955+12.40.9550.955-80.9122.455=-98.59kn/m 假設(shè)第二個(gè)點(diǎn)在坑底處，首先當(dāng)在第三層土里時(shí)，不滿(mǎn)足，主動(dòng)方向上土的剪力大于被動(dòng)主方向上土的剪力，大約位置在第四層土層里，設(shè)離第四層土頂ym故計(jì)算式如下： 80.912+（46.094+116.382）2.5+117.656y+34.64y2=（

12、1.746+35.186）2.5+（30.228+62.698）2.5+62.6982.5+56.130 y解得，y=0.2mm2=148.656 最大彎矩mmax=m2=148.27kn/m取連續(xù)墻單位寬度b=1.0m為計(jì)算模型，h取500mm，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)取c25，按照所取截面尺寸配筋，采取雙筋布置： 先計(jì)算as mmu=s1fcbh20+fyas(h0-s)fy=fy ,fc=11.9n/mm2,ft=1.27n/mm2,h0=500-70=470mm取=0.530.518故取=b=0.518，由(-1)2=1-2s s=0.384 as=(mu-s1fcbh20)/fy(h0-s)

13、0 混凝土的抗壓過(guò)大，按構(gòu)造配筋 按規(guī)范規(guī)定，應(yīng)選擇級(jí)鋼，直徑不宜小于16，保護(hù)層厚度不宜小于70mm,間距在200-300mm之間，故選擇雙筋截面，受拉面采用22200，保護(hù)層厚度取70mm,受壓面取16300配筋圖如下：（2）錨桿計(jì)算 錨桿配筋： tc=80.912kn 錨桿的傾斜度規(guī)范規(guī)定在15-25，所以取=15 tcnu cos=nu cos15 nutc/cos15=83.76kn 錨桿采用hrb335級(jí)鋼筋，fy=300n/mm2 as=103=279.2mm2 查表取122，as=379.94mm2計(jì)算錨桿的長(zhǎng)度 自由段長(zhǎng)度由公式 lf=lt lt=4.591,= =10.77

14、（加權(quán)平均),=15（錨 桿的傾斜角度）。 把上述的數(shù)據(jù)代入公式lf= lt =2.15m錨桿混凝土澆注長(zhǎng)度（即錨固長(zhǎng)度）計(jì)算 規(guī)范公式為nu=為安全系數(shù)，取1.3， li錨桿的錨固長(zhǎng)度，d取0.15m，粉質(zhì)粘土取64，粉質(zhì)粘土夾粉土取60， 錨桿取9m長(zhǎng)。承載力驗(yàn)算nu=kn83.76kn 滿(mǎn)足要求。5. 連續(xù)墻驗(yàn)算5.1地基承載力驗(yàn)算 p1=a（h+d）+q=170.5+193+19.15+201+30=211kap p2=bd=19.12.5+201=67.75kap r=bdnq+cnc=67.756.4+10.4115.44=594.33kap 承載力安全系數(shù)k=1.25 滿(mǎn)足要求。 p1墻背在維護(hù)強(qiáng)的平面上的垂直荷載 p2墻前在維護(hù)強(qiáng)的平面上的垂直荷載 r墻前極限承載力 nq nc地基承載力系數(shù)5.2抗隆起驗(yàn)算 普朗德?tīng)柟?k 1.11.2)= = ka=tan2（）=0.558 c=kpa 滿(mǎn)足抗隆起要求。5.3抗管涌穩(wěn)定安全系數(shù)(ks 1.5):式中0側(cè)壁重要性系數(shù);土的有效重度(kn/m3);w地下水重度(