基坑支護(hù)設(shè)計計算——土壓力

1、基坑支護(hù)設(shè)計計算1基坑支護(hù)設(shè)計的主要內(nèi)容2設(shè)計計算根據(jù)地質(zhì)條件的土層參數(shù)如圖所示，根據(jù)設(shè)計要求，基坑開挖深度暫定為9m,按規(guī)范設(shè)定樁長為16.8m，樁直徑設(shè)定為0.8m，嵌固深度站定為7.8m,插入全風(fēng)化巖3.0m。2.1水平荷載的計算按照超載作用下水土壓力計算的方法，根據(jù)朗肯土壓力計算理論計算土的側(cè)向壓力，計算時不考慮支護(hù)樁與土體的摩擦作用。地下水以上的土體不考慮水的作用，地下水以下的土層根據(jù)土層的性質(zhì)差異需考慮地下水的作用。土層水平荷載計算依據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ 120-991.計算依據(jù)和計算公式 主動土壓力系數(shù)： 被動土壓力系數(shù)： (1)支護(hù)結(jié)構(gòu)水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值eajk按下列規(guī)定計

2、算：1） 對于碎石土及沙土：a)當(dāng)計算點深度位于地下水位以上時： b)當(dāng)計算點深度位于地下水位以下時： 式中第i層土的主動土壓力系數(shù)； 作用于深度zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值； Cik三軸實驗確定的第i層土固結(jié)不排水（快）剪粘聚 力標(biāo)準(zhǔn)值； zj計算點深度； mj計算參數(shù),當(dāng)時，取zj,當(dāng)時，取h； hwa基坑外側(cè)水位深度； 計算系數(shù)，當(dāng)時，取1，當(dāng)時，取零； 水的重度。 2）對于粉土及粘性土： （2）基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計算： （3）計算點深度zj處自重應(yīng)力豎向應(yīng)力 1）計算點位于基坑開挖面以上時： 式中深度zj以上土的加權(quán)平均天然重度。 2）計算點位于基坑開挖面以上時： 式中開挖面以

3、上土的加權(quán)平均天然重度。（4）第i層土的主動土壓力系數(shù)Kai應(yīng)按下式計算 式中三軸實驗確定的第i層土固結(jié)不排水（快）剪摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值。（5） 第i層土的土壓力合力Ea按下式計算 式中第i層土土層頂部的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 第i層土土層底部的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值； hi第i層土的厚度； Sh錨桿的水平間距。 2.2各層土的水平荷載計算 （1）人工填土層（3.6m） 基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值： 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 水平合力： 水平荷載作用點離該土層底端的距離： (2)淤泥質(zhì)土層（0.9m）基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值：水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：水平荷載：水平荷載作用點離該土層底端的距離：（3） 粉質(zhì)粘土層（2.2m） 基坑外側(cè)豎

4、向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值： 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 水平荷載： 水平荷載作用點離該土層底端的距離： （4）可塑粉質(zhì)粘土層 殘積可塑粉質(zhì)粘土層（2.8m）分成兩部分（開挖面以上2.3m和開挖面以下0.5m）1）按照規(guī)范：基坑開挖位于地下水位 對于粉土及粘土： 深度Zj以上土的加權(quán)平均天然重度： 2） 基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值： 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 水平荷載： 水平荷載作用點離改土層底端的距離： 4.2.3 水平抗力計算基坑底面以下水平抗力計算的土層為：第4層土（可塑粉質(zhì)粘土層0.5m）、第五層土（硬塑粉質(zhì)粘土層4.3m）、第6層土（全風(fēng)化巖層0.3m）。計算依據(jù)和計算公式：土層水平抗力計算依據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JG

5、J120-99（1） 基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計算：1）對于碎石土及砂土，基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計算：式中作用于基坑底面以下深度Zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值 Kpi第i層 土的被動土壓力系數(shù)。 2）對于粉土及粘性土，基坑內(nèi)側(cè)水平抗壓力標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定計算： （2）作用與基坑地面以下深度Zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算： 式中深度Zj以上土的加權(quán)平均天然重度。（3） 第i層土的被動土壓力系數(shù)Kpi應(yīng)按下式計算 （4） 第i層土的水平抗壓力Ep為： 式中epik第i層土土層頂部的水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值； epik 第i層土土層底部的水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值； hi 第i層土的厚度； Sh 預(yù)應(yīng)力錨索的水

6、平距離。4.2.4 各層水平抗力計算（1） 可塑粉質(zhì)粘土層 作用于基坑底面以下深度zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值： 水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值： 水平抗力： 水平抗力離該土層底端的距離： （2） 硬塑粉質(zhì)粘土層作用于基坑底面以下深度zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值：水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值：水平抗力：水平抗力離該土層底端的距離：（3） 全風(fēng)化巖層作用于基坑底面以下深度zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值：水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值：水平抗力：水平抗力離該土層底端的距離；由以上計算步驟可得K12的水平荷載、水平抗力如下圖所示4.2.5支點力計算（1） 計算基坑底面以下支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)定彎矩零點位置至基坑底面的距離：基坑底面水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：由可得： 71.01=65.

7、1+（80.4-65.1）/0.5 求得；（2） 計算支點力Tc1：計算設(shè)定彎矩零點以上基坑外側(cè)各土層水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值的合力之和：其中，設(shè)定彎矩零點位置以上第4層土的水平荷載其作用點離設(shè)定彎矩零點的距離：1 合力之和：各土層水平荷載距離設(shè)定彎矩零點的距離為：按上述計算方法可得：合力作用點至設(shè)定彎矩零點的距離：2 設(shè)定彎矩零點位置以上基坑內(nèi)側(cè)各土層水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值的：設(shè)定彎矩零點以上的水平抗力包含第四層土。水平抗力水平抗力作用點離設(shè)定彎矩零點的距離3 計算支點力Tc1設(shè)定錨桿插于離地面3m的位置處，則ht1=6m支點力為：4.2.6嵌固深度驗算驗算準(zhǔn)則為：，則嵌固深度設(shè)計符合基坑的受理要求。1 基坑

8、外側(cè)水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值合力之間之和：各土層水平荷載距離樁底面的距離為：按上述計算方法可得：的作用點距離樁底的距離ha；2 基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值合力之和：各土層水平荷載距離樁底面的距離為：按上述計算方法可得：的作用點距離樁底面的距離hp：3 嵌固深度驗算滿足要求4.2.7灌注樁結(jié)構(gòu)設(shè)計灌注樁直徑800mm,砼強(qiáng)度C25，受力剛勁采用II級剛勁，綜合安全系數(shù)為1.4，樁中中間距1000mm。根據(jù)陳忠漢和程麗萍編著的深基坑工程中的理論，將直徑為800mm的圓柱樁轉(zhuǎn)化為寬為1000mm墻厚為h：取h=700mm4.2.8樁身最大彎矩的計算由表4-1已算出的Eai,Epi及T=249.61KN可以知道剪力

9、為零的點在基坑底上部的主動土壓力層中，且在第三層土中。所以設(shè)剪力為零的點在4.5m以下x米令xm=4.5+x xm為基坑頂?shù)郊袅榱愕狞c的距離，則有：剪力為零的土壓力：此層的土壓力因為距基坑頂為xm處的剪力為零，則有：整理得：5.585x2+27.28x=75.59解得：x=1.974m由于最大彎矩點就是剪力為零的點，即xm,所以xm=4.5+1.974=6.474最大彎矩可表示為：將數(shù)據(jù)代入解得：Mmax=373.67KN/m4.2.9樁身的配筋計算 則此樁的配筋可轉(zhuǎn)化為截面為b×h=1000mm×700mm的矩形截面梁進(jìn)行配筋。所以有:環(huán)境類別為二級，砼強(qiáng)度C25，鋼筋采用HRB335的II級鋼筋。由于環(huán)境類別為二級，砼強(qiáng)度C25此梁的最小保護(hù)層厚度為50mm則有：h0=700-50=650mm有砼及鋼筋的等級查表可得，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值受壓區(qū)混凝土矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值與混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值的比值矩形應(yīng)力圖受壓區(qū)高度與中和軸高度的比值