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理正岩土计算系列 北京理正软件设计研究院有限公司技术支持陈莹 基坑支护 简介基本参数和操作常见问题 3 简介 单元计算10种规范计算方法经典法弹性法 全量法 增量法支护类型排桩 连续墙 水泥土墙 土钉 放坡 双排桩整体计算支护结构的真三维有限元分析 2020 3 5 4 20 简介 常用支护形式 排桩连续墙钢筋混凝土连续墙钢板桩水泥土墙格构式水泥土墙墙中有桩SMW工法放坡土钉土钉 锚杆 坡前桩双排桩计算模型 2020 3 5 5 单元计算 基本信息 基本信息内力计算方法规范规程和基坑等级尺寸参数嵌固深度计算冠梁参数冠梁刚度估算水平集中力放坡交互台宽和坡高 坡度自动生成超载均布荷载分布荷载三角形荷载建筑物荷载 北京规范 基坑等级 尺寸参数 冠梁参数 2020 3 5 单元计算 专题 嵌固深度 满足要求力矩平衡或整体稳 抗渗稳定 构造要求 6 2020 3 5 1 确定弯矩零点 水平荷载标准值 水平抗力标准值2 计算支点力3 计算嵌固深度 力矩平衡基坑规程4 1 1 悬臂和单支点的排桩连续墙 单元计算 专题 嵌固深度计算 嵌固深度的安全系数 系统默认规范值1 2 基坑规程中取值也是1 2 7 2020 3 5 单元计算 专题 嵌固深度计算 抗渗稳定基坑规程4 1 3 当基坑底为碎石土或砂土 基坑内排水且作用有渗流水压力时 要满足抗渗透稳定条件 式中 1 2为抗渗嵌固系数 构造要求基坑规程4 1 2 悬臂式及单支点 hd 0 3h h基坑深度 多支点支护结构 hd 0 2h 整体稳定圆弧滑动简单条分法 基坑规程附录A 8 2020 3 5 单元计算 专题 冠梁刚度计算 9 冠梁侧向刚度估算公式 式中 K 冠梁刚度估算值 a 桩 墙位置 一般取L长度的一半 最不利位置 L 冠梁长度 如有内支撑 取内支撑间距 如无内支撑 取该边基坑边长 EI 冠梁截面抗弯刚度 其中I表示截面对x轴的惯性矩 2020 3 5 10 单元计算 土层信息 土层参数可设坑内加固土 降水深度可随开挖变化 可分层指定弹性计算方法 土层物理参数 水下物理参数如无条件做试验 可根据经验折减 水土分算与合算 如无试验或经验数据 m值可用基坑规程公式计算 软件提供计算工具 2020 3 5 11 单元计算 支锚信息 支锚信息支锚类型 锚杆 锚索和内撑 支锚刚度锚杆 试验值 经验值 基坑规程附录c公式 软件迭代 内撑 交互 可用基坑规程附录c公式 但有适用条件 材料抗力锚杆 如进行锚杆设计 软件可计算 内撑 交互 工况信息可模拟拆撑 逆做 加楼板等 2020 3 5 锚杆刚度四种方法 试验方法 用户根据经验输入 公式计算方法 建筑基坑支护规程 JGJ120 99附录C 软件计算 支撑刚度 举例说明 S支撑水平间距 Sa计算宽度 排桩用桩间距 地下连续墙用1 内支撑的刚度30MN m 两种输入方法 第一种按照实际情况输入水平间距4m 支撑刚度刚度30MN m 第二种按计算单元输入水平间距2m 支撑刚度刚度15MN m 适用条件 基坑周边支护结构荷载相同 对撑 刚度大 等间距 单元计算 专题 刚度和抗力 12 2020 3 5 单元计算 专题 刚度和抗力 锚杆材料抗力影响抗倾覆和整体稳定计算计算时取该值和锚固力二者之中较小值如果进行了锚杆计算 则程序将根据锚杆计算的配筋结果自动计算抗拉力内撑材料抗力影响抗倾覆和整体稳定计算 与内撑长细比有关的调整系数 结构手册 与工程形式有关的调整系数 经验调整 抗压强度设计值 13 2020 3 5 14 注 1 锚杆与锚索的区别在于 前者用钢筋 后者用钢绞线 2 锚杆锚索受拉 内撑受压 所以计算材料抗力时 锚杆锚索用抗拉强度设计值 内撑用抗压强度设计值 3 刚性铰的刚度无限大 可用来模拟刚性楼板 4 楼板也可用内撑模拟 单元计算 专题 刚度和抗力 2020 3 5 单元计算 专题 工况 全量法软件自动生成 可设置地下室层数及层高控制拆撑的参数 当自动生成拆撑工况时 深度在本层地下室顶板以下的锚杆和内撑 将被拆掉 楼板用刚性铰来模拟 刚度无限大 增量法用户交互 可以调整 开挖 加撑 拆撑 刚性铰 的位置和顺序 楼板可用刚性铰模拟 也可用内撑模拟 如涉及到 换撑 或用内撑模拟楼板 需先确定施工顺序及内撑位置 在 支锚信息 中把所有内撑按深度顺序交互完整 加撑中的顺序可以灵活指定 15 2020 3 5 单元计算 专题 工况 例1 拆撑做楼板10m的基坑在基坑顶面以下 3 5m和 7 0m各设一道内撑 超挖0 5m地下室底板和顶板标高分别为 8m和 4 5m例2 换撑做楼板8m的基坑在基坑顶面 4m处设一道内撑 超挖0 5m地下室底板和顶板的标高分别为 7m和 3 5m在 2m换加一道内撑 16 2020 3 5 17 单元计算 计算项目 内力位移计算 桩配筋计算 锚杆计算 刚度折减系数 默认值0 85是参照 建筑桩基规范 JGJ94 94第53页公式中的系数 2020 3 5 单元计算 内力位移 18 支反力 锚杆或内撑的内力标准值 蓝色 弹性法 红色 经典法双排桩特殊 查看土压力中的土压力是单位米的 工况图中的土压力是实际宽度的 如果桩间距是1米时 两者一样 地表沉降曲线三种计算方法出自 基坑工程手册 p215 2020 3 5 单元计算 桩配筋计算 19 经典法和弹性法的切换 上 基坑内外侧内力的最大值 下 最大值对应的深度 桩身配筋可以分段 计算值 软件计算出来的内力标准值 设计值 设计值 计算值 折减系数 分项系数 基坑侧壁重要性系数 实用值 可取计算值 也可根据经验调整 2020 3 5 单元计算 桩配筋计算 20 此处内力为锚杆的水平方向内力 在此界面修改参数后 需点击 重新计算 软件才会按照修改后的参数进行后续计算 d HPB235D HRB335E HRB400F RRB400例如1E18一根直径为18的三级钢 经典法和弹性法的切换 2020 3 5 单元计算 数据和结果的保存 21 数据存盘到文件 保存输入的原始数据 可将典型例题存入模板库 如常做某一地区的工程 可保存模板 使建模更方便 2020 3 5 22 单元计算 数据和结果的保存 图 可存成dxf文件 计算书 包括原始条件和计算结果 可存成rtf文件 用word打开 或存成txt文本文件 2020 3 5 23 基坑整体 复杂基坑 计算结果 整体模型 2020 3 5 24 基坑整体 单元与整体的区别 2020 3 5 基坑整体 计算模型 采用空间整体协同有限元计算方法 考虑了支护结构 内支撑结构及土空间整体协同作用的线弹性有限元分析方法 计算模型主动侧土体简化成主动土压力被动侧开挖面以下的土体简化成水平弹簧支护结构有限元剖分与通用有限元软件的比较支持国内多种规范建模方便 操作简单 节省前处理的时间计算结果符合设计要求 25 2020 3 5 26 基坑整体 设计流程 2020 3 5 基坑整体 方案设计 支撑道数冠梁层以下的内支撑道数冠梁层标高冠梁层内支撑的标高地下室层数可控制拆撑工况方案导入导出数据备份和方案交流 27 2020 3 5 基坑整体 网线布置 2020 3 5 28 分区数据对整体计算的影响大部分影响少数参数对整体计算没有影响计算方法的选择规范的选择冠梁信息分区数据的计算可以计算嵌固深度数据存盘 在单元计算中打开 输入支锚信息 计算 出计算书分区地面高程坑中坑 基坑整体 支护布置 29 2020 3 5 基坑整体 标高系统 标高系统可以地面为 0 也可按照实际的海拔高程 统一体系 支护类型里面桩 墙 顶标高是相对该单元的地面而言 其余的标高都是相对本工程的 0而言 坑内坑 冠梁层标高和支撑层标高轴线的标高 坑中坑的标高系统 30 2020 3 5 至少需要3种支护分区 至少需要2种支护分区 至少需要1种支护分区 基坑整体 标高系统 31 2020 3 5 基坑整体 内撑布置 32 注意 材料与截面要匹配 修改截面和材料时一定要进入 从库中选取 不能在 描述中修改 构件 冠梁腰梁 内撑 立柱 斜撑 锚杆 2020 3 5 基坑整体计算可以加锚杆 但不进行锚杆设计 只是在整体计算中考虑锚杆的刚度 锚杆只能加在冠梁或者腰梁上 加锚杆时需输入锚杆间距和锚杆刚度 因为基坑整体不做锚杆设计 所以用户需在整体计算前知道锚杆的配筋等参数 通过试验或者基坑规程附录C的计算公式得到锚杆的刚度 整体计算不能考虑锚杆的预加力 整体计算的结果中没有给出锚杆的内力 如需要此数值 可近似计算 即用该点的位移乘以锚杆刚度 如果是预应力锚杆 可简单的把预加力 锚杆刚度 支点位移 作为锚杆内力控制值 基坑整体 锚杆相关内容 33 2020 3 5 一 工具箱校核深基坑整体的计算结果的校核校核时注意点位 1 基坑内撑梁是按压弯构件计算 因此校核时应该用工具箱中柱截面 2 由于基坑输出计算书中是梁的某个断面 因此柱截面校核时 选择普通柱或框架柱没有分别 3 工具箱中输入的柱长应为内撑梁实际长度 4 基坑输出计算书中的内力值为标准值 应该将其乘以分项系数和基坑重要性系数后输入工具箱中计算 5 基坑中轴力输出时 正值为拉力 在工具箱中 正值为压力 6 工具箱中不能考虑扭矩的影响 基坑整体 计算结果校核 34 2020 3 5 深基坑和工具箱的方向 矩形800 600就是表示b h b 800mm h 600mm 基坑整体 计算结果校核 35 2020 3 5 基坑软件出的结果 基坑整体 计算结果校核 36 2020 3 5 内力结果 分项系数1 25 基坑重要性系数1 0 基坑整体 计算结果校核 37 2020 3 5 基坑整体 计算结果校核 38 2020 3 5 工具箱配置钢筋结果 1 上部纵筋 4E18 1018mm2 0 21 As 960mm2 配筋满足 2 下部纵筋 4E18 1018mm2 0 21 As 960mm2 配筋满足 3 左右纵筋 3E18 763mm2 0 16 分配As 1018mm2 As 960mm2 配筋满足 4 竖向箍筋 d8 200四肢箍 1005mm2 m sv 0 13 Asv s 750mm2 m 配筋满足 5 水平箍筋 d8 200三肢箍 754mm2 m sv 0 13 Asv s 750mm2 m 配筋满足 基坑整体 计算结果校核 39 2020 3 5 基坑侧竖向纵筋 挡土侧竖向纵筋 基坑侧水平纵筋 挡土侧水平纵筋 竖向拉结筋 水平拉结筋 基坑整体 配筋示意图 墙配筋示意图 40 2020 3 5 内撑梁配筋示意图 基坑整体 配筋示意图 41 2020 3 5 基坑整体 例题 工程条件基坑 矩形基坑 长30m 宽24m 深10m 周边无建筑物土层 地面超载 10kpa支护方案排桩 直径0 8m 间距1 6m 嵌入深度5m 桩顶标高0 00m 混凝土等级C30内撑一道 标高 4 5m冠梁1000 800 C40 腰梁800 600 C30 内撑梁400 650 C30 立柱d 500 C30 42 2020 3 5 基坑整体 模型的常见错误 轴线长度不合理内撑两端