【基坑桩锚支护设计计算案例3100字】

XII基坑桩锚支护设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u22390基坑桩锚支护设计计算案例 -1-218591.1支护受力分析 -2-297391.2桩的嵌固深度 -3-55921.3锚杆设计分析计算 -3-81151.4稳定性验算 -7-150271.5桩身配筋 -11-图1.图1.1桩锚支护图1.1支护受力分析根据基坑开挖深度、周边建筑物情况及地下水位情况，采用朗肯土压力计算公式可求得基坑土压力，其计算结果见表1.2.表1.1土体物理学参数层号土类名称层厚(m)重度(kN/m3)浮重度(kN/m3)粘聚力(kPa)内摩擦角(°)1素填土4.6018.510.0010.002强风化岩9.4020.152.0020.003中风化岩50.0020.810.855.0025.001.1.1地面均匀荷载取值在本次设计中，从安全角度考虑以及基坑周围实际情况，取基坑DK、KN段取地面均布荷载为30kPa；1.1.2主动土压力与被动土压力表1.2土压力汇总表主动土压力层号及土层名称素填土4.339157.7522.97064.249强风化岩0358.04610.86771.180中风化岩53.35073.06014.63959.050被动土压力层号及土层名称强风化岩-上617.0682563.82412.082-下768.783中风化岩-上921.8231220.85714.646-下951.4181.2桩的嵌固深度设采用直径1000mm圆形钢筋混凝土桩，桩间距2.0m。计算宽度由公式得计算宽度，有所以则有：《建筑基坑支护技术规程》[9]（JGJ120-2012）中对不同类别的支挡式的嵌固深度设置了对应限值。本设计采用双支点支挡式结构，桩嵌入基岩，按照规范其嵌固深度不宜小于0.2h。故可直接采用最小嵌固深度0.2h进行验算。即则取嵌固深度1.3锚杆设计分析计算表1.3锚杆设计参数支锚道号外锚头距地表竖直距离锚固段长度锚杆长度水平间距倾角锚固段直径锚杆锁定值锚杆轴向拉力标准值14.0011.5023.002.0020150175.5520027.0013.0018.002.0020150175.552001.3.2锚杆极限抗拔承载力验算锚杆极限抗拔承载力标准值可参照《建筑基坑支护技术规程》[9]（JGJ120-2012）中4.7.4-2式进行估算：(1.1)由地层资料以及锚杆设计尺寸，有表1.4锚杆锚固力计算表岩土层名称取均值，由勘察报告得锚杆极限粘结强度标准值（二次压力注浆）厚度锚固段在该层的锚固长度该层锚固力eq\o\ac(○,4)2强风化泥岩-0.052009.4011.50330013.002600330026001.3.3锚杆的轴向拉力标准值(1.2)(1.3)其中采用锚杆或竖向斜撑时：(1.4)式中锚杆的预加轴向拉力P宜取0.75𝑁𝑘~0.9𝑁𝑘。(1.5)(1.6)锚杆固结体的截面面积：钢绞线的相关参数可参照《预应力混凝土用钢绞线》[12](GB/T5224-2014)钢绞线尺寸表,具体如下表所示。钢绞线结构公称直径钢绞线参考截面面积1×715.254.8则有：，，根据基坑支护相关规程，挡土结构计算宽度内的法向预加力可通过下式求得：（1.7）对基坑底部取矩为0，确定P值，假定为保证结构安全取=200kN取1.3.4锚杆抗拔安全系数验算可通过《建筑基坑支护技术规程》[9]（JGJ120-2012）4.7.2条所给公式进行抗拔安全系数验算，即：(1.8)则计算得，满足要求。1.3.5锚杆非锚固段长度验算锚杆的非锚固段长度应满足基坑支护技术规程所给公式要求以及构造要求（不应小于5.0m）(1.9)由几何关系可知的取值如下：00点以上各土层按厚度加权的等效内摩擦角计算如下：结论：验算通过。1.3.6锚杆杆件受拉承载力验算由《建筑基坑支护技术规程》[9]（JGJ120-2012）3.1.7条及4.7.6条可得锚杆杆体的轴向设计值以及其限制条件，如下：(1.10)通过计算得锚杆杆体的受拉承载力应符合下式：(1.11)根据《预应力混凝土用钢绞线》[12]7.2.2，本设计采用3根钢绞线结构为1×7的钢绞线。单根钢绞线公称直径D𝑎为15.2mm，公称抗拉强度𝑅𝑚为1670MPa，整根钢绞线最大力𝐹𝑚为234kN。结论：无论以钢绞线公称抗拉强度还是整根钢绞线最大为验算对象，锚杆杆体受拉承载验算都计算通过。1.4稳定性验算1.4.1嵌固稳定性验算单层支挡式结构的嵌固深度应满足《建筑基坑支护技术规程》[9]（JGJ120-2012）4.2.2条所给条件，即：(1.12)上式参数均可由前文土压力计算中得知或推算得知，过程如下：结论：满足规范要求1.4.2抗倾覆验算(1.13)计算得结论：支挡式结构的抗倾覆验算满足规范要求。1.4.3整体稳定性验算支护结构整体稳定性验算较为复杂，通过理正深基坑软件计算结果计算如下：表1.5整体稳定性理正验算参数和结果表计算方法瑞典条分法应力状态有效应力法条分法中的土条宽度1.00m圆弧半径(m)R11.846圆心坐标X(m)-0.783圆心坐标Y(m)11.751整体稳定安全系数Ks=2.419>1.30，满足规范要求。图1.2理正验算整体稳定性成果图1.4.4抗底隆起稳定性验算按照公式计算结果如下，由前文计算数据，可求：1.5.5位移沉降验算不同地市的建筑基坑支护技术规程关于支护结构水平位移控制略有不同，北京市地方标准《建筑基坑支护技术规程》[13]对二级基坑的最大水平变形限制为0.004h，深圳市地方标准《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》[14]则要求二级基坑小于0.006h和60mm。由于目前尚无关于基坑支护结构位移的统一规定，本设计以深圳市标准为依据。图1.3支护结构位移图结论：本设计采用排桩+锚拉形式，计算最大位移为15.87mm，小于0.006h（61.8mm）和60mm。支挡式结构的位移验算满足规范要求。1.5桩身配筋1.5.1最大弯矩最大弯矩𝑀𝑚𝑎𝑥应该在剪力为零时最大。由前面的计算可知，剪力为0，出现在强风化岩层。设强风化岩层度为h时出现剪力为0。则有：1.5.2最大剪力最大剪力，在基坑底部下图为理正深基坑软件验算最大弯矩为453.830；最大剪力为150.670。图1.4理正深基坑验算桩身弯矩剪力图1.5.3支护桩截面面积本设计采用排桩+锚拉形式，《建筑基坑支护技术规程》[9]4.3.4条规定此形式下支护桩桩径d≥400mm。支护结构的内力设计值应考虑结构重要性系数和分项系数，可按照《建筑基坑支护技术规程》[9]3.1.7条所给公式确定：上面的计算过程中已求得𝑀𝑘=467.297𝑘𝑁·𝑚，则支护结构混凝土选择本设计采用混凝土灌注桩，考虑《建筑基坑支护技术规程》[9]4.3.5-1条的构造要求，选用强度为C30的混凝土灌注桩身。则𝑓𝑐=14.3𝑁/𝑚𝑚2。钢筋配置本设计中，选择HRB400钢筋。则𝑓𝑦=360𝑁/𝑚𝑚2。1.5.4桩身强度验算正截面受弯承载力验算本设计采用混凝土灌注桩，相关规程规定支护桩纵向受力钢筋宜选用HRB400、HPB300级钢筋，且单桩布置不少于根，净间距不应小于mm。故本次设计取14根直径22mm的HRB400级钢筋（其净间距为95.75mm，满足规范要求），配筋面积为5322mm2，混凝土保护层厚度取50mm。公式中的涉及超越方程的求解，本次计算引用常生福[1]的简化公式进行计算：0.312结论：设计满足规范要求。1.5.5斜截面受剪承载力验算本设计采用螺旋式箍筋，考虑《建筑基坑支护技术规程》[9]4.3.5条中对箍筋直径和间距的构造要求，选取直径为12mm，间距为150mm的HPB300级钢筋作为支护桩身的箍筋。结论：设计满足规范要求正截面受压承载力验算由《建筑基坑支护技术规程》[9]相关条例可知，挡土构件承受的荷载主要是水平力，一般轴向力可忽略，故本设计不进行正截面受压承载力验算。1.6冠梁配筋为使结构构成空间体系，具有更好的稳定性，应在支护桩顶部设置混凝土冠梁。冠梁承载部分荷载，应作为受力构件考虑其截面设计以及配筋计算。截面尺寸可考虑《建筑基坑支护技术规程》[9]4.3.6条中的相关构造要求，配筋按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》[11]中的相关公式进行计算，同时满足配筋的构造要求。本设计，冠梁的宽度取1.2m，高度取0.8m，根据冠梁的受力情况，可以把冠梁受力情况简化为简支梁，看作受弯构件进行配筋计算。（如下图1.5所示）：图1.5冠梁受力图内力设计值可采用《建筑基坑支护技术规程》[9]3.1.7条所给公式进行表示，即：则有：正截面受弯承载力验算冠梁的正截面受弯承载力可根据《混凝土结构设计规范》[11]相关规定进行验算，具体如下：(1.14)上式中混凝土受压区高度根据力的平衡条件确定，即：(1.15)混凝土受压区高度应符合下列条件：通过计算，结合《混凝土结构设计规范》[11]9.2.1的相关规定，本设计使用C30混凝土，保护层厚度取35mm，取10根直径为20mm的HRB400钢筋作为纵向受力筋布置于冠梁受拉一侧，4根直径为10mm的HRB400钢筋布置于冠梁受压一侧。由于未使用预应力受力筋，、都为0。则有故取结论：冠梁正