基坑支护设计计算——土压力.

1、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 120-991.计算依据和计算公式主动土压力系数：汕=伽2（45。-匕）2被动土压力系数：心=伽2（45。+斗

2、）（1）支护结构水平荷载标准值e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：Cajk = OajkKai 2CikJ Kaib）当计算点深度位于地下水位以下时:式中血一第i层土的主动土压力系数;6一作用于深度乙处的竖向应力标准值；Gk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ZjYh时，取Zj,当刀时，取h；氐一基坑外侧水位深度；一计算系数，当呱rd时，取1,当仏A/?时，取零； 沦一水的重度。2）对于粉土及粘性土：Cajk = OajkKai _ 2CikJKai（2）基坑外侧竖向应力标准值6“按下列规定计算：dij

3、k = 6 + or攻（3）计算点深度N处自重应力竖向应力g1）计算点位于基坑开挖面以上时：6 =沟辺 式中舸一深度Z：以上土的加权平均天然重度。2）计算点位于基坑开挖面以上时：g =脚 hh式中加一开挖而以上土的加权平均天然重度。（4）第i层土的主动土压力系数心应按下式计算 心=伽2（45。-学式中三轴实验确定的第i层土固结不排水（快）剪摩擦角标准值。(5) 第i层土的土压力合力Ea按下式计算Eai = (caik + Caik)iliSh式中“必一第i层土土层顶部的水平荷载标准值;曲一第i层土土层底部的水平荷载标准值； h一第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(

4、1) 人工填土层(3. 6m)儿=19.5K7V/加 2,q =8K化， =100,K“ =0.7.yfC = 0.839 基坑外侧竖向应力标准值：兀甘=% + % = % = 20 KN / nrJk = % +b以=% + Mi = cr +/,/?! = 20+19.5 x 3.6 = 90.2KN / m2 水平荷载标准值：k. = 皿 K小一 2C,= 20x0.7-2x8x0.839 = 0.576/V / rn2水平合力：Ea =-u+efllJt)x/?1 =丄(0.576+57.35) x 3.6 = 104.27/OV / m2 2水平荷载作用点离该土层底端的距离：Z =

5、0 aok + aM3 eaok +eak=1.212m3.6 2x0.576+57.35V 0.576+57.35(2) 淤泥质土层(0. 9m)/2 = 18.0KN / nr, C = 7K化， = 50, Kal = 0.84,= 0.916基坑外侧竖向应力标准值：= 6 严 90.2KN/aalk = Jrk =(JaXk +q() =90.2 + 18.0x0.9 = 06 AKN / itr水平荷载标准值：2a- = 5 = - (e/)4 +,4 )/:4, = 1 (65.10+80.4) x 0.5 = 36.38 / m2 2水平抗力离该土层底端的距离：= 0.241/w

6、h4k 2&勺# _ 0.5 2x65.10 + 80.43 P4k +eP4k 365.10+80.4（2）硬塑粉质粘土层h5k = 4.3/n, 丫口 = 20KN / 加,C5k = 35K化，（p5k = 180, Kp5 = 1.891,、/蘇= 1.375作用于基坑底而以下深度乙处的竖向应力标准值：5, = 18x 0.5 = 9 KN / m2,(7/)s; =%/ = 9 +20x4.3 = 95册/,水平抗力标准值：ep5k =K 胪 2Cy Q兀= 9x1.891 + 2x26x1.375 = 8&52KN / in2ep5k = % 心 + 2C5k 序7 = 95x1.

7、891 + 2x26x1.375 = 251.12KN / m2 水平抗力：Ep5 =丄 ,、+%)饥=丄(88.52+ 251.12) x 4.3 = 730.23KN/加2 2水平抗力离该土层底端的距离：3 e P5k +ep5k= 4.3 2x8&52 + 25X2 w38&52 + 251.12（3）全风化岩层 hhk =3/,% =2O.5K7V/7?2,C6, =45KP“、k = 25, K” =2.458,J&； = 1.568 作用于基坑底而以下深度z处的竖向应力标准值：Kp6k = % =95KN Inf% = % + 齐九=95 + 20.5x3 = 156 5 KN /

8、 nr水平抗力标准值：= K驱 J + 2C6,Q石= 95x2.458+ 2x45x1.568 = 374.63KN/m2 ep6k = cr pgK 卩6 + 2C j K 卩匕=156.5 x 2.458 +2 x 45 x 1.568 = 525.8A7V /in2 水平抗力：Epb = - 6 +即6)民 k = - (374.63+525.8) x3.0 = l 350.65 KN / m2 2水平抗力离该土层底端的距离；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）计算基坑底而以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距 离：基坑底而水平荷载标

9、准值：ea=73.3SKN/m由% = ePk可得：71. 01 二65. 1+ （80. 4-65. 1） /0. 5x/?cl求得；几=0.193？（2）计算支点力T屮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其中，设定弯矩零点位置以上第4层土的水平荷载Ea4c =5(0,则嵌固深度设计符合基坑的受 理要求。基坑外侧水平荷载标准值合力之间之和工匕：E= E啊 + Ea2 + E“3 + Ea4 + Ea5 + Ea6 = 674.13KN / m各土层水平荷载距离桩底而的距离为：h a = 168 /片 +Z = 14.412/?/按上述计算方法可得：ha2 = 12735

10、am也? = 11086加ha4 = 8.879/?zha4 = 1.55mha5 =5.15/?心 6 = 1 5,fJ工民的作用点距离桩底的距离ha；h = 4% + Cfy + 二+丄=8.83?基坑内侧水平抗力标准值合力之和工馮:EP=坊4 + 坊5 +d，6 =2117.26K7V/加各土层水平荷载距离桩底而的距离为：hp4 = 7.8 一 h4fc + z4k = 7.54m按上述计算方法可得：hp5 = 4.807 niy ha3 = 0.944/?/工Ep的作用点距离桩底面的距离hP:/ =认+中 + 弘=2.39, 嵌固深度验算心工坊+G% +人）一1.2皿艺d =?满足要求

11、4. 2. 7灌注桩结构设计灌注桩直径0800mm,碗强度C25,受力刚劲采用II级刚劲，综合安全系数为1. 4,桩中一中间距lOOOmmo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：12641264= h = 700.1mm取 h=700mm4. 2. 8桩身最大弯矩的计算由表4-1己算出的及T二249.61KX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xf4. 5+x x=为基坑顶到剪力为零的点的距离，则有：剪力为零的土压力:%”=【？ + 厂（45 + 尤）出3 -

12、2Cb 応= 27.28 + 11.1 lx此层的土压力F 二因为距基坑顶为&处的剪力为零，则有:TEa-Ea2Ea.xl=G整理得：5. 585x+27. 28x=75. 59解得：x=l. 974m由于最大弯矩点就是剪力为零的点，即為所以xf4. 5+1. 974=6. 474最大弯矩可表示为：Mmax = Txy-Eal x y2 - Emax x y3将数据代入解得：Mmax二373. 67KN/m4.2.9桩身的配筋计算则此桩的配筋可转化为截面为bXh二1000mmX700mm的矩形截而 梁进行配筋。所以有:环境类别为二级，磴强度C25,钢筋采用 HRB335的II级钢筋。由于环境类别为二级，磴强度C25此梁的最小保护层厚度为50mm 则有：ho=7OO - 50 二650mm有磴及钢筋的等级查表可得，fc =lL9KN/mm9fy=3OOKN/mmft =1.27 KN/mm2= 1.0, p、= O.& 気=0.55fc混凝土轴心抗压强度设计值A钢筋强度设计值ft混凝土轴心抗拉强度设计值一一受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值吓统称为等效矩形应力图系数爲相对界限受压区高度求计算系数:Ma = = 0.074 =