悬臂支护结构设计计算书.docVIP

悬臂支护结构设计计算书 计算依据： 1、建筑基坑支护技术规程jgj120-2012 2、建筑施工计算手册江正荣编著 3、实用土木工程手册第三版杨文渊编著 4、施工现场设施安全设计计算手册谢建民编著 5、土力学与地基基础 一、参数信息 1、基本参数支护桩材料钢筋混凝土桩支护桩间距ba(m)0.1支护桩嵌入土深度ld(m)15基坑开挖深度h(m)5基坑外侧水位深度ha(m)0.5基坑内侧水位深度hp(m)6支护桩在坑底处的水平位移量(mm)12地下水位面至坑底的土层厚度d1(m)3基坑内外的水头差h(m)6 2、土层参数土层类型土厚度h(m)土重度(kn/m3)粘聚力c(kpa)内摩擦角()饱和土重度sat(kn/m3)水土分算填土2.151910820否淤泥3.916.110.17.922否淤泥质二6.417.611.89.222否粘性土1.851930.414.422否粘性土5.0518.825.113.722否粘性土101930.314.622否 3、荷载参数类型荷载q(kpa)距支护边缘的水平距离a(m)垂直基坑边的分布宽度b(m)平行基坑边的分布长度l(m)作用深度d(m)满布荷载3/条形局部荷载3.544/0矩形局部荷载45562 4、计算系数结构重要性系数01综合分项系数f1.25嵌固稳定安全系数ke1.2圆弧滑动稳定安全系数ks1.3流土稳定性安全系数kf1.1 二、土压力计算土压力分布示意图附加荷载布置图 1、主动土压力计算 1）主动土压力系数 ka1=tan2(45- 1/2）= tan2(45-8/2)=0.756； ka2=tan2(45- 2/2）= tan2(45-8/2)=0.756； ka3=tan2(45- 3/2）= tan2(45-7.9/2)=0.758； ka4=tan2(45- 4/2）= tan2(45-7.9/2)=0.758； ka5=tan2(45- 5/2）= tan2(45-9.2/2)=0.724； ka6=tan2(45- 6/2）= tan2(45-9.2/2)=0.724； ka7=tan2(45- 7/2）= tan2(45-14.4/2)=0.602； ka8=tan2(45- 8/2）= tan2(45-13.7/2)=0.617； ka9=tan2(45- 9/2）= tan2(45-13.7/2)=0.617； ka10=tan2(45- 10/2）= tan2(45-14.6/2)=0.597； 2）土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土：0-0.5m h1=0h0+q1/i=0+3/19=0.158m pak1上 =1h1ka1-2c1ka10.5=190.1580.756-2100.7560.5=-15.12kn/m2 pak1下 =1(h1+h1)ka1-2c1ka10.5=19(0.5+0.158)0.756-2100.7560.5=-7.938kn/m2 第2层土：0.5-2.15m h2=1h1+q1/sati=9.5+3/20=0.625m pak2上 =sat2h2ka2-2c2ka20.5=200.6250.756-2100.7560.5=-7.94kn/m2 pak2下 =sat2(h2+h2)ka2-2c2ka20.5=20(1.65+0.625)0.756-2100.7560.5=17.008kn/m2 第3层土：2.15-4m h3=2h2+q1/sati=42.5+3/22=2.068m pak3上 =sat3h3ka3-2c3ka30.5=222.0680.758-210.10.7580.5=16.899kn/m2 pak3下 =sat3(h3+h3)ka3-2c3ka30.5=22(1.85+2.068)0.758-210.10.7580.5=47.75kn/m2 第4层土：4-6.05m h4=3h3+q1+q1b1/(b1+2a1)/sati=83.2+3+1.167/22=3.971m pak4上 =sat4h4ka4-2c4ka40.5=223.9710.758-210.10.7580.5=48.634kn/m2 pak4下 =sat4(h4+h4)ka4-2c4ka40.5=22(2.05+3.971)0.758-210.10.7580.5=82.819kn/m2 第5层土：6.05-7m h5=4h4+q1+q1b1/(b1+2a1)/sati=128.3+3+1.167/22=6.021m pak5上 =sat5h5ka5-2c5ka50.5=226.0210.724-211.80.7240.5=75.822kn/m2 pak5下 =sat5(h5+h5)ka5-2c5ka50.5=22(0.950000000000001+6.021)0.724-211.80.7240.5=90.953kn/m2 第6层土：7-12.45m h6=5h5+q1+q1b1/(b1+2a1)+q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/sati=149.2+3+1.167+0.5/22=6.994m pak6上 =sat6h6ka6-2c6ka60.5=226.9940.724-211.80.7240.5=91.32kn/m2 pak6下 =sat6(h6+h6)ka6-2c6ka60.5=22(5.45+6.994)0.724-211.80.7240.5=178.127kn/m2 第7层土：12.45-14.3m h7=6h6+q1+q1b1/(b1+2a1)+q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/sati=269.1+3+1.167+0.5/22=12.444m pak7上 =sat7h7ka7-2c7ka70.5=2212.4440.602-230.40.6020.5=117.634kn/m2 pak7下 =sat7(h7+h7)ka7-2c7ka70.5=22(1.85+12.444)0.602-230.40.6020.5=142.136kn/m2 第8层土：14.3-16m h8=7h7+q1+q1b1/(b1+2a1)+q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/sati=309.8+3+1.167+0.5/22=14.294m pak8上 =sat8h8ka8-2c8ka80.5=2214.2940.617-225.10.6170.5=154.595kn/m2 pak8下 =sat8(h8+h8)ka8-2c8ka80.5=22(1.7+14.294)0.617-225.10.6170.5=177.671kn/m2 第9层土：16-19.35m h9=8h8+q1+q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/sati=347.2+3+0.5/22=15.941m pak9上 =sat9h9ka9-2c9ka90.5=2215.9410.617-225.10.6170.5=176.951kn/m2 pak9下 =sat9(h9+h9)ka9-2c9ka90.5=22(3.35+15.941)0.617-225.10.6170.5=222.424kn/m2 第10层土：19.35-20m h10=9h9+q1+q1b1l1/(b1+2a1)(l1+2a1)/sati=420.9+3+0.5/22=19.291m pak10上 =sat10h10ka10-2c10ka100.5=2219.2910.597-230.30.5970.5=206.545kn/m2 pak10下 =sat10(h10+h10)ka10-2c10ka100.5=22(0.650000000000002+19.291)0.597-230.30.5970.5=215.082kn/m2 3）水平荷载 临界深度：z0=pak2下h2/(pak2上+ pak2下)=17.0081.65/(7.94+17.008)=1.125m； 第1层土 eak1=0kn； 第2层土 eak2=0.5pak2下z0ba=0.517.0081.1250.1=0.957kn； aa2=z0/3+h3=1.125/3+17.85=18.225m； 第3层土 eak3=h3(pa3上+pa3下)ba/2=1.85(16.899+47.75)0.1/2=5.98kn； aa3=h3(2pa3上+pa3下)/(3pa3上+3pa3下)+h4=1.85(216.899+47.75)/(316.899+347.75)+16=16.778m； 第4层土 eak4=h4(pa4上+pa4下)ba/2=2.05(48.634+82.819)0.1/2=13.474kn； aa4=h4(2pa4上+pa4下)/(3pa4上+3pa4下)+h5=2.05(248.634+82.819)/(348.634+382.819)+13.95=14.886m； 第5层土 eak5=h5(pa5上+pa5下)ba/2=0.950000000000001(75.822+90.953)0.1/2=7.922kn； aa5=h5(2pa5上+pa5下)/(3pa5上+3pa5下)+h6=0.950000000000001(275.822+90.953)/(375.822+390.953)+13=13.461m； 第6层土 eak6=h6(pa6上+pa6下)ba/2=5.45(91.32+178.127)0.1/2=73.424kn； aa6=h6(2pa6上+pa6下)/(3pa6上+3pa6下)+h7=5.45(291.32+178.127)/(391.32+3178.127)+7.55=9.982m； 第7层土 eak7=h7(pa7上+pa7下)ba/2=1.85(117.634+142.136)0.1/2=24.029kn； aa7=h7(2pa7上+pa7下)/(3pa7上+3pa7下)+h8=1.85(2117.634+142.136)/(3117.634+3142.136)+5.7=6.596m； 第8层土 eak8=h8(pa8上+pa8下)ba/2=1.7(154.595+177.671)0.1/2=28.243kn； aa8=h8(2pa8上+pa8下)/(3pa8上+3pa8下)+h9=1.7(2154.595+177.671)/(3154.595+3177.671)+4=4.83m； 第9层土 eak9=h9(pa9上+pa9下)ba/2=3.35(176.951+222.424)0.1/2=66.895kn； aa9=h9(2pa9上+pa9下)/(3pa9上+3pa9下)+h10=3.35(2176.951+222.424)/(3176.951+3222.424)+0.650000000000002=2.261m； 第10层土 eak10=h10(pa10上+pa10下)ba/2=0.650000000000002(206.545+215.082)0.1/2=13.703kn； aa10=h10(2pa10上+pa10下)/(3pa10上+3pa10下)=0.650000000000002(2206.545+215.082)/(3206.545+3215.082)=0.323m； 土压力合力： eak=eaki=0+0.957+5.98+13.474+7.922+73.424+24.029+28.243+66.895+13.703=234.627kn； 合力作用点： aa= (aaieaki)/eak=(00+18.2250.957+16.7785.98+14.88613.474+13.4617.922+9.98273.424+6.59624.029+4.8328.243+2.26166.895+0.32313.703)/234.627=6.856m； 2、被动土压力计算 1）被动土压力系数 kp1=tan2(45+ 1/2）= tan2(45+7.9/2)=1.319； kp2=tan2(45+ 2/2）= tan2(45+9.2/2)=1.381； kp3=tan2(45+ 3/2）= tan2(45+9.2/2)=1.381； kp4=tan2(45+ 4/2）= tan2(45+14.4/2)=1.662； kp5=tan2(45+ 5/2）= tan2(45+13.7/2)=1.621； kp6=tan2(45+ 6/2）= tan2(45+14.6/2)=1.674； 2）土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土：5-6.05m h1=0h0/i=0/16.1=0m ppk1上 =1h1kp1+2c1kp10.5=16.101.319+210.11.3190.5=23.199kn/m2 ppk1下 =1(h1+h1)kp1+2c1kp10.5=16.1(1.05+0)1.319+210.11.3190.5=45.497kn/m2 第2层土：6.05-11m h2=1h1/i=16.905/17.6=0.961m ppk2上 =2h2kp2+2c2kp20.5=17.60.9611.381+211.81.3810.5=51.091kn/m2 ppk2下 =2(h2+h2)kp2+2c2kp20.5=17.6(4.95+0.961)1.381+211.81.3810.5=171.404kn/m2 第3层土：11-12.45m h3=2h2/sati=104.025/22=4.728m ppk3上 =sat3h3kp3+2c3kp30.5=224.7281.381+211.81.3810.5=171.38kn/m2 ppk3下 =sat3(h3+h3)kp3+2c3kp30.5=22(1.45+4.728)1.381+211.81.3810.5=215.434kn/m2 第4层土：12.45-14.3m h4=3h3/sati=135.925/22=6.178m ppk4上 =sat4h4kp4+2c4kp40.5=226.1781.662+230.41.6620.5=304.275kn/m2 ppk4下 =sat4(h4+h4)kp4+2c4kp40.5=22(1.85+6.178)1.662+230.41.6620.5=371.918kn/m2 第5层土：14.3-19.35m h5=4h4/sati=176.625/22=8.028m ppk5上 =sat5h5kp5+2c5kp50.5=228.0281.621+225.11.6210.5=350.208kn/m2 ppk5下 =sat5(h5+h5)kp5+2c5kp50.5=22(5.05+8.028)1.621+225.11.6210.5=530.302kn/m2 第6层土：19.35-20m h6=5h5/sati=287.725/22=13.078m ppk6上 =sat6h6kp6+2c6kp60.5=2213.0781.674+230.31.6740.5=560.043kn/m2 ppk6下 =sat6(h6+h6)kp6+2c6kp60.5=22(0.650000000000002+13.078)1.674+230.31.6740.5=583.981kn/m2 3）水平荷载 第1层土 epk1=bah1(pp1上+pp1下)/2=0.11.05(23.199+45.497)/2=3.607kn； ap1=h1(2pp1上+pp1下)/(3pp1上+3pp1下)+h2=1.05(223.199+45.497)/(323.199+345.497)+13.95=14.418m； 第2层土 epk2=bah2(pp2上+pp2下)/2=0.14.95(51.091+171.404)/2=55.068kn； ap2=h2(2pp2上+pp2下)/(3pp2上+3pp2下)+h3=4.95(251.091+171.404)/(351.091+3171.404)+9=11.029m； 第3层土 epk3=bah3(pp3上+pp3下)/2=0.11.45(171.38+215.434)/2=28.044kn； ap3=h3(2pp3上+pp3下)/(3pp3上+3pp3下)+h4=1.45(2171.38+215.434)/(3171.38+3215.434)+7.55=8.247m； 第4层土 epk4=bah4(pp4上+pp4下)/2=0.11.85(304.275+371.918)/2=62.548kn； ap4=h4(2pp4上+pp4下)/(3pp4上+3pp4下)+h5=1.85(2304.275+371.918)/(3304.275+3371.918)+5.7=6.594m； 第5层土 epk5=bah5(pp5上+pp5下)/2=0.15.05(350.208+530.302)/2=222.329kn； ap5=h5(2pp5上+pp5下)/(3pp5上+3pp5下)+h6=5.05(2350.208+530.302)/(3350.208+3530.302)+0.650000000000002=3.003m； 第6层土 epk6=bah6(pp6上+pp6下)/2=0.10.650000000000002(560.043+583.981)/2=37.181kn； ap6=h6(2pp6上+pp6下)/(3pp6上+3pp6下)=0.650000000000002(2560.043+583.981)/(3560.043+3583.981)=0.323m； 土压力合力： epk=epki=3.607+55.068+28.044+62.548+222.329+37.181=408.777kn； 合力作用点： ap= (apiepki)/epk=(14.4183.607+11.02955.068+8.24728.044+6.59462.548+3.003222.329+0.32337.181)/408.777=4.85m； 3、基坑内侧土反力计算 1）主动土压力系数 ka1=tan2(45-1/2）= tan2(45-7.9/2)=0.758； ka2=tan2(45-2/2）= tan2(45-9.2/2)=0.724； ka3=tan2(45-3/2）= tan2(45-9.2/2)=0.724； ka4=tan2(45-4/2）= tan2(45-14.4/2)=0.602； ka5=tan2(45-5/2）= tan2(45-13.7/2)=0.617； ka6=tan2(45-6/2）= tan2(45-14.6/2)=0.597； 2）土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土：5-6.05m h1=0h0/i=0/16.1=0m psk1上 =(0.212-1+c1)h0(1-h0/ld)/b+1h1ka1=(0.27.92-7.9+10.1)0(1-0/15)0.012/0.012+16.100.758=0kn/m2 psk1下 =(0.212-1+c1)h1(1-h1/ld)/b+1(h1+h1)ka1=(0.27.92-7.9+10.1)1.05(1-1.05/15)0.012/0.012+16.1(0+1.05)0.758=27.151kn/m2 第2层土：6.05-11m h2=1h1/i=16.905/17.6=0.961m psk2上 =(0.222-2+c2)h1(1-h1/ld)/b+2h2ka2=(0.29.22-9.2+11.8)1.05(1-1.05/15)0.012/0.012+17.60.9610.724=31.315kn/m2 psk2下 =(0.222-2+c2)h2(1-h2/ld)/b+2(h2+h2)ka2=(0.29.22-9.2+11.8)6(1-6/15)0.012/0.012+17.6(0.961+4.95)0.724=145.621kn/m2 第3层土：11-12.45m h3=2h2/sati=104.025/22=4.728m psk3上 =(0.232-3+c3)h2(1-h2/ld)/b+sat3h3ka3=(0.29.22-9.2+11.8)6(1-6/15)0.012/0.012+224.7280.724=145.608kn/m2 psk3下 =(0.232-3+c3)h3(1-h3/ld)/b+sat3(h3+h3)ka3=(0.29.22-9.2+11.8)7.45(1-7.45/15)0.012/0.012+22(4.728+1.45)0.724=171.63kn/m2 第4层土：12.45-14.3m h4=3h3/sati=135.925/22=6.178m psk4上 =(0.242-4+c4)h3(1-h3/ld)/b+sat4h4ka4=(0.214.42-14.4+30.4)7.45(1-7.45/15)0.012/0.012+226.1780.602=297.332kn/m2 psk4下 =(0.242-4+c4)h4(1-h4/ld)/b+sat4(h4+h4)ka4=(0.214.42-14.4+30.4)9.3(1-9.3/15)0.012/0.012+22(6.178+1.85)0.602=309.429kn/m2 第5层土：14.3-19.35m h5=4h4/sati=176.625/22=8.028m psk5上 =(0.252-5+c5)h4(1-h4/ld)/b+sat5h5ka5=(0.213.72-13.7+25.1)9.3(1-9.3/15)0.012/0.012+228.0280.617=281.919kn/m2 psk5下 =(0.252-5+c5)h5(1-h5/ld)/b+sat5(h5+h5)ka5=(0.213.72-13.7+25.1)14.35(1-14.35/15)0.012/0.012+22(8.028+5.05)0.617=207.952kn/m2 第6层土：19.35-20m h6=5h5/sati=287.725/22=13.078m psk6上 =(0.262-6+c6)h5(1-h5/ld)/b+sat6h6ka6=(0.214.62-14.6+30.3)14.35(1-14.35/15)0.012/0.012+2213.0780.597=208.039kn/m2 psk6下 =(0.262-6+c6)h6(1-h6/ld)/b+sat6(h6+h6)ka6=(0.214.62-14.6+30.3)15(1-15/15)0.012/0.012+22(13.078+0.650000000000002)0.597=180.304kn/m2 3）水平荷载 第1层土 psk1=b0h1(ps1上+ps1下)/2=0.11.05(0+27.151)/2=1.425kn； as1=h1(2ps1上+ps1下)/(3ps1上+3ps1下)+h2=1.05(20+27.151)/(30+327.151)+13.95=14.3m； 第2层土 psk2=b0h2(ps2上+ps2下)/2=0.14.95(31.315+145.621)/2=43.792kn； as2=h2(2ps2上+ps2下)/(3ps2上+3ps2下)+h3=4.95(231.315+145.621)/(331.315+3145.621)+9=10.942m； 第3层土 psk3=b0h3(ps3上+ps3下)/2=0.11.45(145.608+171.63)/2=23kn； as3=h3(2ps3上+ps3下)/(3ps3上+3ps3下)+h4=1.45(2145.608+171.63)/(3145.608+3171.63)+7.55=8.255m； 第4层土 psk4=b0h4(ps4上+ps4下)/2=0.11.85(297.332+309.429)/2=56.125kn； as4=h4(2ps4上+ps4下)/(3ps4上+3ps4下)+h5=1.85(2297.332+309.429)/(3297.332+3309.429)+5.7=6.619m； 第5层土 psk5=b0h5(ps5上+ps5下)/2=0.15.05(281.919+207.952)/2=123.692kn； as5=h5(2ps5上+ps5下)/(3ps5上+3ps5下)+h6=5.05(2281.919+207.952)/(3281.919+3207.952)+0.650000000000002=3.302m； 第6层土 psk6=b0h6(ps6上+ps6下)/2=0.10.650000000000002(208.039+180.304)/2=12.621kn； as6=h6(2ps6上+ps6下)/(3ps6上+3ps6下)=0.650000000000002(2208.039+180.304)/(3208.039+3180.304)=0.333m； 土压力合力： ppk=ppki=1.425+43.792+23+56.125+123.692+12.621=260.655kn； 合力作用点： as= (asipski)/ppk=(14.31.425+10.94243.792+8.25523+6.61956.125+3.302123.692+0.33312.621)/260.655=5.653m； psk=260.655knep=408.777kn 满足要求！ 三、稳定性验算 1、嵌固稳定性验算 epkapl/(eakaal)=408.7774.85/(234.6276.856)=1.232ke=1.2 满足要求！ 2、整体滑动稳定性验算圆弧滑动条分法示意图 ksi =cjlj+(qjbj+gj)cosj-jljtanj/(qjbj+gj)sin cj、j 第j土条滑弧面处土的粘聚力(kpa)、内摩擦角()； bj第j土条的宽度(m)； j第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角()； lj第j土条的滑弧段长度(m)，取ljbj/cosj； qj作用在第j土条上的附加分布荷载标准值(kpa) ； gj第j土条的自重(kn)，按天然重度计算； uj第j土条在滑弧面上的孔隙水压力(kpa)，采用落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取ujwhwaj，在基坑内侧，可取ujwhwpj；滑弧