基坑支護設計計算——土壓力

1、基坑支護設計計算1基坑支護設計的主要內容2設計計算根據(jù)地質條件的土層參數(shù)如圖所示，根據(jù)設計要求，基坑開挖深度暫定為9m,按規(guī)范設定樁長為16.8m，樁直徑設定為0.8m，嵌固深度站定為7.8m,插入全風化巖3.0m。2.1水平荷載的計算按照超載作用下水土壓力計算的方法，根據(jù)朗肯土壓力計算理論計算土的側向壓力，計算時不考慮支護樁與土體的摩擦作用。地下水以上的土體不考慮水的作用，地下水以下的土層根據(jù)土層的性質差異需考慮地下水的作用。土層水平荷載計算依據(jù)建筑基坑支護技術規(guī)程JGJ 120-991.計算依據(jù)和計算公式 主動土壓力系數(shù)： 被動土壓力系數(shù)： (1)支護結構水平荷載標準值eajk按下列規(guī)定計

2、算：1） 對于碎石土及沙土：a)當計算點深度位于地下水位以上時： b)當計算點深度位于地下水位以下時： 式中第i層土的主動土壓力系數(shù)； 作用于深度zj處的豎向應力標準值； Cik三軸實驗確定的第i層土固結不排水（快）剪粘聚 力標準值； zj計算點深度； mj計算參數(shù),當時，取zj,當時，取h； hwa基坑外側水位深度； 計算系數(shù)，當時，取1，當時，取零； 水的重度。 2）對于粉土及粘性土： （2）基坑外側豎向應力標準值按下列規(guī)定計算： （3）計算點深度zj處自重應力豎向應力 1）計算點位于基坑開挖面以上時： 式中深度zj以上土的加權平均天然重度。 2）計算點位于基坑開挖面以上時： 式中開挖面以

3、上土的加權平均天然重度。（4）第i層土的主動土壓力系數(shù)Kai應按下式計算 式中三軸實驗確定的第i層土固結不排水（快）剪摩擦角標準值。（5） 第i層土的土壓力合力Ea按下式計算 式中第i層土土層頂部的水平荷載標準值； 第i層土土層底部的水平荷載標準值； hi第i層土的厚度； Sh錨桿的水平間距。 2.2各層土的水平荷載計算 （1）人工填土層（3.6m） 基坑外側豎向應力標準值： 水平荷載標準值： 水平合力： 水平荷載作用點離該土層底端的距離： (2)淤泥質土層（0.9m）基坑外側豎向應力標準值：水平荷載標準值：水平荷載：水平荷載作用點離該土層底端的距離：（3） 粉質粘土層（2.2m） 基坑外側豎

4、向應力標準值： 水平荷載標準值： 水平荷載： 水平荷載作用點離該土層底端的距離： （4）可塑粉質粘土層 殘積可塑粉質粘土層（2.8m）分成兩部分（開挖面以上2.3m和開挖面以下0.5m）1）按照規(guī)范：基坑開挖位于地下水位 對于粉土及粘土： 深度Zj以上土的加權平均天然重度： 2） 基坑外側豎向應力標準值： 水平荷載標準值： 水平荷載： 水平荷載作用點離改土層底端的距離： 4.2.3 水平抗力計算基坑底面以下水平抗力計算的土層為：第4層土（可塑粉質粘土層0.5m）、第五層土（硬塑粉質粘土層4.3m）、第6層土（全風化巖層0.3m）。計算依據(jù)和計算公式：土層水平抗力計算依據(jù)建筑基坑支護技術規(guī)程JG

5、J120-99（1） 基坑內側水平抗力標準值按下列規(guī)定計算：1）對于碎石土及砂土，基坑內側水平抗力標準值按下列規(guī)定計算：式中作用于基坑底面以下深度Zj處的豎向應力標準值 Kpi第i層 土的被動土壓力系數(shù)。 2）對于粉土及粘性土，基坑內側水平抗壓力標準值按下列規(guī)定計算： （2）作用與基坑地面以下深度Zj處的豎向應力標準值按下式計算： 式中深度Zj以上土的加權平均天然重度。（3） 第i層土的被動土壓力系數(shù)Kpi應按下式計算 （4） 第i層土的水平抗壓力Ep為： 式中epik第i層土土層頂部的水平抗力標準值； epik 第i層土土層底部的水平抗力標準值； hi 第i層土的厚度； Sh 預應力錨索的水

6、平距離。4.2.4 各層水平抗力計算（1） 可塑粉質粘土層 作用于基坑底面以下深度zj處的豎向應力標準值： 水平抗力標準值： 水平抗力： 水平抗力離該土層底端的距離： （2） 硬塑粉質粘土層作用于基坑底面以下深度zj處的豎向應力標準值：水平抗力標準值：水平抗力：水平抗力離該土層底端的距離：（3） 全風化巖層作用于基坑底面以下深度zj處的豎向應力標準值：水平抗力標準值：水平抗力：水平抗力離該土層底端的距離；由以上計算步驟可得K12的水平荷載、水平抗力如下圖所示4.2.5支點力計算（1） 計算基坑底面以下支護結構設定彎矩零點位置至基坑底面的距離：基坑底面水平荷載標準值：由可得： 71.01=65.

7、1+（80.4-65.1）/0.5 求得；（2） 計算支點力Tc1：計算設定彎矩零點以上基坑外側各土層水平荷載標準值的合力之和：其中，設定彎矩零點位置以上第4層土的水平荷載其作用點離設定彎矩零點的距離：1 合力之和：各土層水平荷載距離設定彎矩零點的距離為：按上述計算方法可得：合力作用點至設定彎矩零點的距離：2 設定彎矩零點位置以上基坑內側各土層水平抗力標準值的：設定彎矩零點以上的水平抗力包含第四層土。水平抗力水平抗力作用點離設定彎矩零點的距離3 計算支點力Tc1設定錨桿插于離地面3m的位置處，則ht1=6m支點力為：4.2.6嵌固深度驗算驗算準則為：，則嵌固深度設計符合基坑的受理要求。1 基坑

8、外側水平荷載標準值合力之間之和：各土層水平荷載距離樁底面的距離為：按上述計算方法可得：的作用點距離樁底的距離ha；2 基坑內側水平抗力標準值合力之和：各土層水平荷載距離樁底面的距離為：按上述計算方法可得：的作用點距離樁底面的距離hp：3 嵌固深度驗算滿足要求4.2.7灌注樁結構設計灌注樁直徑800mm,砼強度C25，受力剛勁采用II級剛勁，綜合安全系數(shù)為1.4，樁中中間距1000mm。根據(jù)陳忠漢和程麗萍編著的深基坑工程中的理論，將直徑為800mm的圓柱樁轉化為寬為1000mm墻厚為h：取h=700mm4.2.8樁身最大彎矩的計算由表4-1已算出的Eai,Epi及T=249.61KN可以知道剪力

9、為零的點在基坑底上部的主動土壓力層中，且在第三層土中。所以設剪力為零的點在4.5m以下x米令xm=4.5+x xm為基坑頂?shù)郊袅榱愕狞c的距離，則有：剪力為零的土壓力：此層的土壓力因為距基坑頂為xm處的剪力為零，則有：整理得：5.585x2+27.28x=75.59解得：x=1.974m由于最大彎矩點就是剪力為零的點，即xm,所以xm=4.5+1.974=6.474最大彎矩可表示為：將數(shù)據(jù)代入解得：Mmax=373.67KN/m4.2.9樁身的配筋計算 則此樁的配筋可轉化為截面為b×h=1000mm×700mm的矩形截面梁進行配筋。所以有:環(huán)境類別為二級，砼強度C25，鋼筋采用HRB335的II級鋼筋。由于環(huán)境類別為二級，砼強度C25此梁的最小保護層厚度為50mm則有：h0=700-50=650mm有砼及鋼筋的等級查表可得，混凝土軸心抗壓強度設計值鋼筋強度設計值混凝土軸心抗拉強度設計值受壓區(qū)混凝土矩形應力圖的應力值與混凝土軸心抗壓強度設計值的比值矩形應力圖受壓區(qū)高度與中和軸高度的比值