基坑支护设计计算——土压力.

基坑支护设计计算基坑支护设计计算 1 基坑支护设计的主要内容 2 设计计算 根据地质条件的土层参数如图所示 根据设计要求 基坑开挖 深度暂定为 9m 按规范设定桩长为 16 8m 桩直径设定为 0 8m 嵌固深度站定为 7 8m 插入全风化岩 3 0m 2 1 水平荷载的计算 按照超载作用下水土压力计算的方法 根据朗肯土压力计算理 论计算土的侧向压力 计算时不考虑支护桩与土体的摩擦作用 地 下水以上的土体不考虑水的作用 地下水以下的土层根据土层的性 质差异需考虑地下水的作用 土层水平荷载计算依据 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120 99 1 计算依据和计算公式 主动土压力系数 2 45 tan2 i aiK 被动土压力系数 2 45 tan2 i pi K 1 支护结构水平荷载标准值 eajk按下列规定计算 1 对于碎石土及沙土 a 当计算点深度位于地下水位以上时 aiikaiajkajkKCKe2 b 当计算点深度位于地下水位以下时 waiwawajwajaiikaiajkajkKhmhzKCKe 2 式中 第 i 层土的主动土压力系数 aiK 作用于深度 zj处的竖向应力标准值 ajk Cik 三轴实验确定的第 i 层土固结不排水 快 剪粘聚 力标准值 zj 计算点深度 mj 计算参数 当时 取 zj 当时 取 h hzj hzj hwa 基坑外侧水位深度 计算系数 当时 取 1 当时 取零 wa hhwa hhwa 水的重度 w 2 对于粉土及粘性土 aiikaiajkajkKCKe2 2 基坑外侧竖向应力标准值按下列规定计算 ajk okrkajk 3 计算点深度 zj处自重应力竖向应力rk 1 计算点位于基坑开挖面以上时 jmjrkz 式中 深度 zj以上土的加权平均天然重度 mj 2 计算点位于基坑开挖面以上时 hmhrk 式中 开挖面以上土的加权平均天然重度 mh 4 第 i 层土的主动土压力系数 Kai应按下式计算 2 45 tan2 ik aiK 式中 三轴实验确定的第 i 层土固结不排水 快 剪摩 ik 擦角标准值 5 第 i 层土的土压力合力 Ea 按下式计算 hiaikaikaiSheeE 2 1 式中 第 i 层土土层顶部的水平荷载标准值 aike 第 i 层土土层底部的水平荷载标准值 aike hi 第 i 层土的厚度 Sh 锚杆的水平间距 2 2 各层土的水平荷载计算 1 人工填土层 3 6m 839 0 7 0 100 8 5 19 1111 2 1 aaa KKKPCmKN 基坑外侧竖向应力标准值 2 01 20 mKNq okrkka 2 2 906 3 5 1920 1111101 mKNhhq kaokrkka 水平荷载标准值 2 1111 576 0839 0 827 0202 mKNKCKe aaaokka 水平合力 mKNheeE kakaa 27 1046 3 35 57576 0 2 1 2 1 1111 水平荷载作用点离该土层底端的距离 m ee eeh Z kaaok kaaok 212 1 35 57576 0 35 57576 02 3 6 32 3 1 11 1 2 淤泥质土层 0 9m 916 0 84 0 50 7 0 18 2222 2 2 aaa KKKPCmKN 基坑外侧竖向应力标准值 2 12 2 90 mKN kaka 2 012 4 1069 0 0 18 2 90mKNq kaokrkka 水平荷载标准值 2 22222 94 62916 0 7284 0 2 902 mKNKCKe aakaka 2 22222 55 76916 0 7284 0 4 1062mKNKCKe aakaka 水平荷载 2 2212 75 699 0 55 7694 62 2 1 2 1 mKNheeE kakaa 水平荷载作用点离该土层底端的距离 m keakae keakaeh Z435 0 55 7694 62 55 7694 622 3 9 0 21 21 2 3 2 2 3 粉质粘土层 2 2m 676 0 588 0 15 23 19 33 0 33 2 3 aaa KKKPCmKN 基坑外侧竖向应力标准值 2 23 4 106 mKN kaka 2 33203 2 1482 2194 106mKNh kakrkka 水平荷载标准值 2 33333 28 27767 0 232588 0 4 1062 mKNKCKe aakaka 2 86 51767 0 232588 0 2 1482 33333 mKNKCKe aakaka 水平荷载 mKNhekeE kaaa 05 872 2 86 5128 27 2 1 2 1 3333 水平荷载作用点离该土层底端的距离 m ee eeh Z kaka kaka 986 0 86 5128 27 86 5128 272 3 2 2 2 3 33 333 3 4 可塑粉质粘土层 残积可塑粉质粘土层 2 8m 分成两部分 开挖面以上 2 3m 和开 挖面以下 0 5m 1 按照规范 基坑开挖位于地下水位 对于粉土及粘土 jmjrk qrkajk aiikaiaik Z KCKe 2 深度 Zj以上土的加权平均天然重度 mj 2 767 0 588 0 15 25 18 44 0 444 2 aa KKKPaCmKM 基坑外侧竖向应力标准值 2 44304 2 34 6 1893 218 2 148 2 148 mKNh mKN kakrkka kaka 水平荷载标准值 2 44444 2 44444 01 71767 0 252588 0 6 1892 79 48767 0 252588 0 2 1482 mKNKCKe mKNKCKke aakaka aakaa 水平荷载 mKNheeE kakaa 77 1373 2 01 7179 48 2 1 2 1 4444 水平荷载作用点离改土层底端的距离 m ee eeh Z kaka kaka 079 1 01 7179 48 01 7179 482 3 3 2 2 3 44 444 4 4 2 3 水平抗力计算 基坑底面以下水平抗力计算的土层为 第 4 层土 可塑粉质粘 土层 0 5m 第五层土 硬塑粉质粘土层 4 3m 第 6 层土 全风化 岩层 0 3m 计算依据和计算公式 土层水平抗力计算依据 建筑基坑支护技术规程 JGJ120 99 1 基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算 pjk e 1 对于碎石土及砂土 基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计 算 wpiwpjaiikaipjkpjk KhzKCKe 1 2 式中 作用于基坑底面以下深度 Zj处的竖向应力标准值 pjk Kpi 第 i 层 土的被动土压力系数 2 对于粉土及粘性土 基坑内侧水平抗压力标准值按下列规定 计算 piikpipjkpjk KCKe2 2 作用与基坑地面以下深度 Zj处的竖向应力标准值按下 ajk 式计算 jmjpjk z 式中 深度 Zj以上土的加权平均天然重度 mj 3 第 i 层土的被动土压力系数 Kpi 应按下式计算 2 45 tan 02 ik pi K 4 第 i 层土的水平抗压力 Ep为 hipikpikpi sheeE 2 1 式中 e pik 第 i 层土土层顶部的水平抗力标准值 epik 第 i 层土土层底部的水平抗力标准值 hi 第 i 层土的厚度 Sh 预应力锚索的水平距离 4 2 4 各层水平抗力计算 1 可塑粉质粘土层 302 1 695 1 25 18 5 0 444 2 44 ppakkk KKKPCmKNmh 作用于基坑底面以下深度 zj处的竖向应力标准值 2 444 2 4 95 018 0 mKNhmKN kkpkpk 水平抗力标准值 2 44444 2 44444 4 80302 1 252695 1 92 10 65302 1 252695 1 02 mKNKCKe mKNKCKe pkpkpkp pkpkpkp 水平抗力 mKNheeE kppp 38 365 0 4 8010 65 2 1 2 1 4445 水平抗力离该土层底端的距离 m ee ee h Z kpkp kpkp k k 241 0 4 8010 65 4 8010 652 3 5 0 2 3 44 44 4 5 2 硬塑粉质粘土层 375 1 891 1 180 35 20 3 4 555555 ppkakkk KKKPCmKNmh 作用于基坑底面以下深度 zj处的竖向应力标准值 2 555 2 5 953 4209 95 018 mKNhmKN kkkpkp 水平抗力标准值 2 55555 2 55555 12 251375 1 262891 1 952 52 88375 1 262891 1 92 mKNKCKe mKNKCKe pkpkpkp pkpkpkp 水平抗力 mKNheeE kppp 23 7303 4 12 25152 88 2 1 2 1 5555 水平抗力离该土层底端的距离 m ee ee h Z kpkp kpkp k k 807 1 12 25152 88 12 25152 882 3 3 4 2 3 55 55 5 5 3 全风化岩层 568 1 458 2 25 45 5 20 3 66 0 66 2 66 ppkakkk KKKPCmKNmh 作用于基坑底面以下深度 zj处的竖向应力标准值 2 6656 2 56 5 1563 5 2095 95 mKNh mKN kkkakp kakp 水平抗力标准值 2 66666 2 66666 8 525568 1452458 2 5 1562 63 374568 1452458 2 952 mKNKCKe mKNKCKe pkpkpkp pkpkpkp 水平抗力 mKNheeE kppp 65 13500 3 8 52563 374 2 1 2 1 6666 水平抗力离该土层底端的距离 m ee ee h Z kpkp kpkp k k 944 0 8 52563 374 8 52563 3742 3 2 2 3 66 66 6 6 由以上计算步骤可得 K12 的水平荷载 水平抗力如下图所示 4 2 5 支点力计算 1 计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距 离 基坑底面水平荷载标准值 mKNea 38 73 由可得 kpka ee 11 71 01 65 1 80 4 65 1 0 5 1c h 求得 mhc193 0 1 2 计算支点力 Tc1 计算设定弯矩零点以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和 Eac 其中 设定弯矩零点位置以上第 4 层土的水平荷载 mKN heeE acaca 77 1373 2 01 7179 48 5 0 5 0 44 其作用点离设定弯矩零点的距离 KNE mh a ca 7 13193 0 01 71 168 1 01 7179 48 01 7179 482 3 193 0 3 2 4 4 1 合力之和 ac E 5 412 44321 aacaaaac EEEEEE 各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为 mzhhac805 6 193 9 111 按上述计算方法可得 mhhmhmh aacaca 09655 0 272 1 479 3 128 5 5432 合力作用点至设定弯矩零点的距离 ac E m E hEhEhEhEhE h ac aaaacaacaacaa ac 75 3 5544332211 2 设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的 pc E 设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土 2 4 2 4 61 70 10 65 mKNemKNe cpkp 水平抗力 pc E mKNEpc 1 13 水平抗力作用点离设定弯矩零点的距离 pc E mhpc095 0 3 计算支点力 Tc1 设定锚杆插于离地面 3m 的位置处 则 ht1 6m 支点力为 KN hh EHEh T cT pcpcacac c 61 249 11 1 4 2 6 嵌固深度验算 验算准则为 则嵌固深度设计符合基坑的 002 1 11aadtcpp EhhhTEh 受理要求 1 基坑外侧水平荷载标准值合力之间之和 ai E mKNEEEEEEE aaaaaaqa 13 674 65432 各土层水平荷载距离桩底面的距离为 mzhha412 14 8 16 111 按上述计算方法可得 mh mh mh mh mhmh a a a a aa 5 1 15 5 55 7 879 8 086 11 735 12 6 5 4 4 32 的作用点距离桩底的距离 ha Ea m E hEhEhE h a aaaaaa a 83 8 662211 2 基坑内侧水平抗力标准值合力之和 pj E mKNEEEE pppp 26 2117 654 各土层水平荷载距离桩底面的距离为 mzhh kkp 54 7 8 7 444 按上述计算方法可得 mhmh ap 944 0 807 4 35 的作用点距离桩底面的距离 hp p E m E hEhEhE h p ppppp p 39 2 665544 3 嵌固深度验算 0 2 1 011 aadtepp EhhhTEh 满足要求 4 2 7 灌注桩结构设计 灌注桩直径 800mm 砼强度 C25 受力刚劲采用 II 级刚劲 综合 安全系数为 1 4 桩中 中间距 1000mm 根据陈忠汉和程丽萍编著的 深基坑工程 中的理论 将直径为 800mm 的圆柱桩转化为宽为 1000mm 墙厚为 h mmh hDh 7 700 64 80014 3 126412 4444 取 h 700mm 4 2 8 桩身最大弯矩的计算 由表 4 1 已算出的 Eai Epi及 T 249 61KN 可以知道剪力为零的点 在基坑底上部的主动土压力层中 且在第三层土中 所以设剪力为零的点在 4 5m 以下 x 米令 xm 4 5 x xm为基坑顶 到剪力为零的点的距离 则有 剪力为零的土压力 xkCkxrqe aaaaxm 17 1128 272 5 4 333 此层的土压力 2 585 5 28 27 2 17 1128 2728 27 xx xx Eaxm 因为距基坑顶为 xm处的剪力为零 则有 0 21 axmaa EEET 整理得 5 585x2 27 28x 75 59 解得 x 1 974m 由于最大弯矩点就是剪力为零的点 即 xm