深基坑支护设计计算书

5基坑力学计算与设计5.1经验法预估嵌固深度基坑深度24m,根据工程经验，厚度一般为开挖深度的3％~5％，故初拟地下连续墙厚度连续墙深度:设入土比为0.79，则连续墙入土深为24000×0.79=19000mm5.2郎肯土压力理论概述郎肯土压力理论是英国学者郎肯（Rankine.W.J.M，1857）提出的，是土压力计算中两个著名的古典土压力理论之一。由于郎肯土压力理论概念明确、方便简捷，故在土压力计算中得到广泛应用。郎肯土压力理论是根据半空间应力状态和土的极限平衡条件得出的一种土压力计算方法。5.3水土合算法计算土压力按朗肯理论计算主动与被动土压力强度（5.1）（5.2）式中：、—计算点处的主动、被动土压力标准值（）—地面均布荷载(KN/㎡)—计算点以上第层土的重度（KN/),地下水位以上去天然重度，地下水位以下取饱和重度—第层土的厚度（m)、—计算点处的朗肯主动、被动土压力系数，，、—计算点处土的总应力抗剪强度指标（、）得临界深度=0.31m所以当时，代入得基坑外地下水位以上主动土压力基坑外深度3.69m(以上）主动土压力基坑外深度3.69m(以下）主动土压力基坑外深度5.01m(以上）基坑外深度5.01m（以下）坑外深度7.42m（以上）坑外深度7.42m（以下）坑外深度9.71m（以上）坑外深度9.71m（以下）坑外深度11.55m（以上）坑外深度11.55m（以下）坑外深度14.1m（以上）坑外深度14.1m（以下）坑外深度14.94m（以上）坑外深度14.94m（以下）坑外深度17.64m（以上）坑外深度17.64m（以下）坑外深度25.02m（以上）坑外深度25.02m（以下）坑外深度30.04m（以上）坑外深度30.04m（以下）坑外深度35.28m（以上）坑外深度35.28m（以下）坑外深度（35.28+）m（以上）坑内坑底被动土压力坑内坑底1.02m(以上）被动土压力坑内坑底1.02m（以下）被动土压力坑内坑底6.04m（以上）被动土压力坑内坑底6.04m（以下）被动土压力坑内坑底11.28m（以上）被动土压力坑内坑底11.28m（以下）被动土压力坑内坑底（11.28+）m（以上）被动土压力图5.1土压力计算示意图5.4地下连续墙设计5.4.1弯矩零点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距离由，即188.94+9.9=134.80+48.4得，即主动土压力（如前面计算所述）这里主动土压力各土层作用点距离：因此，同理被动土压力：这里因此因此5.4.2支点力计算公式（5.3）式中—设定弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和—合力作用点至设定弯矩零点的距离—设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值得合力之和—合力作用点至设定弯矩零点的距离—支点至基坑底面的距离—基坑底面至设定弯矩零点位置的距离故支点力（分别用两种方法计算)按单层支点支护结构，将三层支撑合并，简化为一道故故静力平衡法式中:—作用点到反弯点的距离（m)—作用点到反弯点的距离（m)—作用点到反弯点的距离（m)也将每道简化为等值，故取两者中较大值699.62KN/m作为每道支撑的水平力。故支撑预加压力：5.4.3嵌固深度计算静力平衡法（5.4）式中：—作用点到反弯点的距离（m)设底端伸入12号土层m所以所以代入公式计算，无解简化为(嵌入=10\*GB3⑩层以下m,且以=10\*GB3⑩层土层计算）故代入公式得，解得单层支点法（5.5）假设可算得故满足要求，综上，取嵌固深度为19m。5.4.4最大弯矩计算设剪力为0点位于基底以上m处故解得，，即位于21.96m图5.2基坑土压力计算图如上图所示坑外最大弯矩坑底以下最大弯矩，计算设剪力点位于土压力强度零点以下m处，故，由此得，即位于基坑底8.02m图5.3坑底土压力计算图图5.4坑底净土压力分布图5.4.5采用等值梁法验算（1）土压力计算平均容重：迎土区：背土区：主动土压力系数：被动土压力系数：地面均布超载确定临界深度：由得坑底：故各支点及坑底处的土压力A点：=B点：=C点：=D点：=E点：=（2）土压力零点根据净土压力零点处墙前被动土压力强度与墙后主动土压力强度相等的关系求得。（5.6）故基坑支护结构简图如图所示，将点O近似看作弯矩0点图5.5基坑支护简图先将基坑支护图画成为一连续梁，其荷载为水土压力及地面荷载，如图所示。图5.6连续梁图（3）用等值梁法计算弯矩分段计算固端弯矩=1\*GB3①连续梁AB段悬臂部分弯矩=2\*GB3②连续墙BC段弯矩=3\*GB3③连续墙CD段弯矩=4\*GB3④连续墙DO段弯矩弯矩分配表5.1分配平衡支点C、D弯矩支点BCDO分配系数0.430.570.570.43固端弯矩246.83-246.83213.40-382.74419.25-1947.35弯矩分配435.51871.02657.0800-114.45-151.72-75.8621.6243.2432.6200-9.30-12.32-6.161.763.512.6500-0.76-1.00-0.05杆端弯矩246.83-246.8388.89-88.891254.9512550通过力矩分配，得到各支点的弯矩为：（4）反力核算=1\*GB3①土压力及地面荷载总计：<2913.72,验算满足要求。=2\*GB3②经计算各点支点力、、均小于，故验算满足要求。=3\*GB3③嵌固深度（5.7）得=17.85~19.45m故嵌固深度取19m满足要求。5.4.6地下连续墙的配筋计算地下连续墙厚度，同时本基坑作为永久性支护结构，保护层厚度,采用混凝土，基坑安全等级为一级，主筋采用HRB400（=3\*ROMANIII级），其安全等级系数。背土侧：（5.8）查表得：，，，，，，有效高度：（5.9）故取=0.518(5.10)选配筋2636@38()迎土侧：查表因为故选筋2636@38（）5.4.7钢筋笼水平配筋按墙体内计算弯矩包络图确定最大弯矩配筋范围，以及沿墙体深度分段调整配筋数量，由于本工程采用围檩连接支撑与维护墙，因此墙体槽段钢筋笼按整体配置，不分段考虑。根据构造配筋，配筋为18@2005.4.8截面承载力计算（5.11）则为防止构件设计成超筋构件，要求构件截面的相对受压高度不得超过其相对界限受压区高度，满足适用条件则截面承载力：符合规定5.5支撑设计5.5.1方案比较与内力计算在深基坑支护结构中，常用的支护系统按材料可以分为钢管支撑，型钢支撑，钢筋混凝土支撑以及钢筋混凝土钢管混合支撑等。其中，钢筋混凝土支撑结构整体性好，刚度大，变形小，安全可靠，但施工制作时间长于钢支撑，拆除工作繁重，材料回收率低；钢支撑，便于安装和拆除，材料的消耗量小，并且可以施加预紧力，合理控制基坑变形。同时，钢支撑的架设速度快，节约时间，可以很有效的提高施工效率，回收率高，减少大量浪费。从长远利益及能源角度考虑，现今建筑行业积极推广钢支撑的运用。本基坑处于市区，临近地铁站，基坑工程对环境及变形沉降都有较高要求，从整体稳定性考虑，本工程拟采用钢筋混凝土支撑。内支撑结构采用钢筋混凝土支撑，取支撑力对撑间距取8m,角撑间距5m，支撑梁截面，混凝土等级为，保护层厚度，采用钢筋。立柱采用钢管混凝土立柱，所有立柱布置均应与主体结构的柱及基础错开。钢管立柱有3中规格，900mm,800mm，700mm,钢管壁厚为20mm。在钢管中充填混凝土，立柱基础为钻孔混凝土灌注桩，立柱桩间距暂取8m。支撑轴力取支撑弯矩计算支撑梁自重产生的弯矩支撑梁上施工荷载产生的弯矩取支撑偏心产生的弯矩则支撑弯矩为初始偏心距计算则是否考虑偏心距增大系数，故要考虑增大系数,则取0.45则配筋计算取属于小偏心受压，采用对称配筋。(5.12)实配：上下均为28（5542)配筋率，满足要求箍筋配置Ф8@200四肢箍整体稳定性验算稳定性系数：，故查得值代入<0满足要求5.5.2联系梁截面尺寸400×500，混凝土强度，上下均配416，8@200四肢箍。5.5.3围檩设计围檩初拟采用H型钢，由于八字撑与支撑及围檩连接的整体性不易做好，故围檩的计算跨度取相邻支撑与八字撑间距的平均值：围檩最大弯矩：围檩最大剪力：初选用800×300×14×26（）H型钢，其相关参数查表：《钢结构原理与设计》附表4表5.2工字钢参数表xy单位重量（）210截面面积（）267.4回转半径（)33.06.62截面惯性矩（）29200011700截面模量（）7290782验算钢，查《钢结构原理与设计》表3.5有：强度设计值：抗弯，压，拉抗剪（5.13）满足要求。5.5.4冠梁设计计算混凝土支撑直接作用与冠梁上，设计冠梁尺寸为1200×1000，混凝土强度，，，最不利地段计算，即正截面计算实配：上下均为932（7238）故满足要求表5.3建筑工程受弯构件有屈服点钢筋配筋时的值≤C50C55C60C65C70C75C80HPB2350.6140.6060.5940.5840.5750.5650.555HRB3350.5500.5410.531