支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算理論與方法

南京林業(yè)大學(xué)學(xué)土木工程學(xué)學(xué)院趙志峰擋土結(jié)構(gòu)與基基坑工程第二部分基基坑工程力為零的點(diǎn)在在坑底擋土結(jié)構(gòu)與基基坑工程（1）靜力平衡法法hEaEpEp’支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理論與與方法古典法1.得到板樁前后后兩側(cè)的土壓壓力分布2.建立并求解靜靜力平衡方程程，求得板樁樁入土深度：a.求出第一個(gè)土土壓力為零的的點(diǎn)d，該點(diǎn)離坑底的距離離為uduyb.計(jì)算d點(diǎn)以上主動(dòng)土土壓力合力及及至d點(diǎn)的距離yc.根據(jù)∑H=0和∑M=0的條件，整理理出關(guān)于d點(diǎn)以下樁長(zhǎng)t0的方程，然后后求解t0為安全起見，，實(shí)際板樁入入土深度可取取t=u+1.2t03.計(jì)算板樁最大大彎矩根據(jù)彎矩最大大處剪力為零零，先求出剪剪下的深度bxmxm=支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理論與與方法古典法（2）Blum法EpChtEaOEp’uxBlum建議在古古典法的的基礎(chǔ)上上，將板板樁底部部的被動(dòng)動(dòng)土壓力用一一個(gè)集中中力代替替并作用用于板樁樁底部C點(diǎn)1.求樁的入入土深度度根據(jù)凈土土壓力為為零求出出u值，對(duì)樁樁底C取矩，根據(jù)彎矩矩為零，，求出x取板樁打打入深度度t=u+1.2x2.求最大彎彎矩最大彎矩矩發(fā)生在在剪力為為零處，，設(shè)O點(diǎn)下xm處剪力為為零2Eaγ(Kp?Ka)然后求出出最大彎彎矩2γ(Kp?Ka)xm擋6土結(jié)構(gòu)與與基坑工工程Mmax=Ea(l+xm?a)?al支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理理論與與方法法等值梁梁法點(diǎn)E是嵌固點(diǎn)點(diǎn)，B點(diǎn)是坑坑底高高度，，C點(diǎn)是零零土壓壓力強(qiáng)強(qiáng)度點(diǎn)點(diǎn)，F(xiàn)是反彎彎點(diǎn)即彎彎矩零零點(diǎn)。。從圖圖中可可以看看出，，系統(tǒng)統(tǒng)中有有3個(gè)未知知數(shù)：：嵌固固段深深度hd、錨桿桿拉力力T和作用用于E點(diǎn)的集集中力力P。這是是一個(gè)個(gè)超靜靜定問問題，，為簡(jiǎn)化化計(jì)算算，可可采用用等值值梁法法。擋土結(jié)結(jié)構(gòu)與基坑坑工程程板樁變變形圖圖實(shí)際土土壓力力分布圖疊加后的簡(jiǎn)簡(jiǎn)化土壓力分布布圖ABE坑底hhdxtTABETAExtEahaBCPThTADBF彎矩圖ADBBCAADDC原結(jié)構(gòu)彎矩圖等值梁將原結(jié)構(gòu)從從彎矩零點(diǎn)點(diǎn)C處截開，由由于該斷面處彎彎矩為零，，可以用一一自由支座代替，，形成簡(jiǎn)支支梁AC。AC與原梁中彎矩分分布完全相相同，成為為AB的等值梁。應(yīng)用等值梁梁法計(jì)算板板樁，首先先要知道彎矩零點(diǎn)點(diǎn)C的位置。由于彎矩零零點(diǎn)和土壓壓力強(qiáng)度零零點(diǎn)兩個(gè)位位置很接近近，一般用用土壓力強(qiáng)度等于零零的位置當(dāng)當(dāng)作C點(diǎn)擋土結(jié)構(gòu)與與基坑工程程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算理理論與方法法等值梁法擋土結(jié)構(gòu)與與基坑工程程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算理理論與方法法等值梁法ATATCB凈土壓力CB彎矩分布A簡(jiǎn)支梁CBC一次超靜定梁梁Pay=支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理論與與方法計(jì)算步驟：1.計(jì)算主動(dòng)、被被動(dòng)土壓力強(qiáng)強(qiáng)度，給出土土壓力分布圖圖，計(jì)算墻前前、墻后的被動(dòng)土壓壓力，暫不管管t0以下的土壓力力情況hPaP0AtRAt0BCDyx2.計(jì)算板樁墻上上土壓力零點(diǎn)點(diǎn)距坑底的距距離y，γ(kp?ka)3.求出y值后，即可按按簡(jiǎn)支梁求出出等值梁AC的彎矩，同時(shí)時(shí)也可求得支支座反力RA和P04.求出板樁墻的的最小入土深深度t0t0=y+x根據(jù)P0和墻前被動(dòng)土土壓力對(duì)板樁樁底端D的力矩相等x=6P0γ(kp?ka)擋土結(jié)構(gòu)與基基坑工程x=支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理論與與方法hPaP0AtRAt0BCDyx4.求出板樁墻的的最小入土深深度t0t0=y+x根據(jù)P0和墻前被動(dòng)土土壓力對(duì)板樁樁底端D的力矩相等6P0γ(kp?ka)實(shí)際板樁下端端位于x深度以下，因因此板樁墻的入土深度為為t=t0k2經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一一般取1.1-1.2單撐支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的最大彎矩矩發(fā)生在剪力力為0處，剪力為0處近似于深度y處，可求出最最大彎矩?fù)跬两Y(jié)構(gòu)與基基坑工程dydy墻和水泥土墻墻取單位寬度度結(jié)構(gòu)與基坑工工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理論與與方法h0eaik彈性支點(diǎn)法hkTiksi彈性支點(diǎn)法計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)用彈性支點(diǎn)點(diǎn)法，假定支支點(diǎn)力為不同同水平剛度系數(shù)的彈彈簧，同時(shí)視視基坑開挖面面以下地基為彈性地地基，其水平平抗力為地基基反力系數(shù)與變形的的乘積。建立撓曲微分分方程，分為為開挖面以上上及開挖面以下兩部部分：4dz?eaikibx=0(0≤z≤hn)EIEI4dz+mb0(z?hn)?eaikibx=0(z≥hn)b0—抗力計(jì)算寬度度，地連墻和和水泥土墻取取單位寬度z—支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部部至計(jì)算點(diǎn)的的距離hn—第n工況基坑開挖深度bx—荷載計(jì)算寬度度，排樁可取取中心距，地地連擋土dydy支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理論與與方法彈性支點(diǎn)法建立撓曲微分分方程，分為為開挖面以上上及開挖面以以下兩部分：：4dz?eaikibx=0(0≤z≤hn)EIEI4dz+mb0(z?hn)?eaikibx=0(z≥hn)y—計(jì)算點(diǎn)水平變變形；m—地基土水平抗抗力系數(shù)的比比例系數(shù)排樁結(jié)構(gòu)抗力力計(jì)算寬度按按下列規(guī)定計(jì)計(jì)算：（1）圓形樁按下式式計(jì)算（2）方形樁按下下式計(jì)算b0=0.9×(1.5d+0.5)b0=1.5b+0.5（3）按上面計(jì)算算出的抗力計(jì)計(jì)算寬度大于于排樁間距時(shí)時(shí)取排樁間距距擋土結(jié)構(gòu)與基基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理論與與方法擋土結(jié)構(gòu)與基基坑工程彈性支點(diǎn)法支點(diǎn)水平剛度度系數(shù)視支點(diǎn)點(diǎn)類型不同而而不同：當(dāng)支支點(diǎn)為錨桿時(shí)時(shí)第j層支點(diǎn)邊界條條件宜按下式式確定：Tj=kTj(yj?y0j)+T0j第j層支點(diǎn)水平位移值支點(diǎn)設(shè)置前的的水平位移值第j層支點(diǎn)預(yù)加力第j層支點(diǎn)水平剛剛度系數(shù)ccos2θkT=3AEsEAc3lfEcAc+EsAla當(dāng)基坑周邊支支護(hù)結(jié)構(gòu)荷載載或冠梁等間間距布置時(shí)，，2αEASaLskT=dydy支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)算算理理論論與與方方法法根據(jù)據(jù)并考考慮慮4EI?eaikibx=0dz4EI+mb0(z?hn)?eaikibx=0dzTj=kTj(yj?y0j)+T0j采用用數(shù)數(shù)值值分分析析方方法，，可可以以求求解解樁樁的的變形形y，進(jìn)進(jìn)而而求求得得各各土層層的的彈彈性性抗抗力力h∑Eazhchaz計(jì)算算截截面面擋土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與基基坑坑工工程程∑Emzhmz求得得各各土土層層的的彈彈性性抗抗力力值值后后，，以以靜靜力力平平衡衡計(jì)計(jì)算算支支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的內(nèi)內(nèi)力力懸臂臂式式支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)算算理理論論與與方方法法支點(diǎn)點(diǎn)支支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)h∑EazT1hchaz計(jì)算算截截面面擋土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與基基坑坑工工程程∑EmzhmzT2Tmh1h2hEp2支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)算算理理論論與與方方法法規(guī)范范方方法法《建筑筑基基坑坑支支護(hù)護(hù)技技術(shù)術(shù)規(guī)規(guī)程程》（JGJ120-1999）推推薦薦的的計(jì)計(jì)算算方方法法，，是是在古古典典方方法法的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，，結(jié)結(jié)合合工工程程經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)進(jìn)進(jìn)行行了了一一定定的的修修改改。。htEa1Ea2Ep1∑Epp∑EaEa3haEa4懸臂式式擋墻墻1.確定土土壓力力分布布?jí)η暗牡谋粍?dòng)動(dòng)土壓壓力和墻后開挖挖面以上的主主動(dòng)土壓力力仍按郎肯肯土壓力理論論計(jì)算但開挖面以以下的主動(dòng)動(dòng)土壓力pai=σhKai?2ciKai開挖面處的的豎向有效應(yīng)力這一改變有有何影響？？擋土結(jié)構(gòu)與與基坑工程程hp∑Epjha∑EaihEp2支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算理理論與方法法懸臂式擋墻墻htEa1Ea2Ep1∑Epp∑EaEa3haEa42.確定嵌固深深度擋墻嵌固深深度t按抗傾覆條條件確定K=≥≥1.23.計(jì)算擋墻的的最大彎矩矩根據(jù)剪力為為零點(diǎn)彎矩矩最大求解解擋土結(jié)構(gòu)與與基坑工程程ha1∑Eac?hp1∑Epc支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算理理論與方法法擋土結(jié)構(gòu)與與基坑工程程單撐式擋墻墻htEa1Ea2∑EacEa3ha1確定土壓力力分布彎矩零點(diǎn)C距離坑底的的距離y可將圖中各力力對(duì)彎矩零零點(diǎn)C取矩，由彎矩平衡衡可求得支支撐反力T=hT+yCpa1Epchp1pp11.確定基坑坑開挖面面以下彎彎矩零點(diǎn)的的位置按下式確確定pa1=pp1y2.計(jì)算支撐撐力ThThp∑Epj+T(hT+t)ha∑EaihEp2支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理論論與方法法3.確定嵌固固深度htEa1Ea2Ep1∑Epp∑EaEa3haEa4ThT由如圖所所示擋墻墻的抗傾傾覆條件件確定，即即K=4.計(jì)算擋墻墻的最大大彎矩根據(jù)剪力力為零點(diǎn)點(diǎn)彎矩最最大求解解擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)與基坑坑工程h0===1.63m=18.5×8×0.633?2×擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)與基坑坑工程kPa支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理論論與方法法某基坑開挖深深度8m，采用地下連連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)，墻體厚厚度600mm。墻體深度18m，在地面下2m設(shè)鋼管支撐，，水平間距3m。地層為粘性土，土的天天然重度為18.5kN/m3，內(nèi)摩擦角13°，粘聚力12kPa，不考慮地面面超載。試確確定地下連續(xù)續(xù)墻的最大彎矩和單根根支撐軸力。2m6m10mT計(jì)算主動(dòng)土壓壓力零點(diǎn)深度度2c2×12γKa18.5×0.795解：（1）主動(dòng)土壓力力計(jì)算Ka=tan2(45??/2)=0.633Ka=tan(45??/2)=0.7951.63mea1ea2主動(dòng)土壓力計(jì)計(jì)算ea1=γhKa?2cKa12×0.795=74.55ea1=ea2=74.55kPaKp=tan(45+?/2)=1.58==1.52m2m6m10m支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算理論與與方法解：（2）被動(dòng)土壓力力計(jì)算1.63mea1ea2Tep1ep22Ka=tan(45+?/2)=1.257ep1=γhKp+2cKp=0+2×12×1.257=30.17ep2=18.5×10×1.58+2×12×1.257=322.47kP（3）求支點(diǎn)反力力T開挖面以下土土壓力零點(diǎn)ea1=γxKp+2cKpx=ea1?2cKpγ?Kp74.55?2×12×1.25718.5×1.58擋土結(jié)構(gòu)與基坑工程程Ea1=×74.55×(8?1.63)=237.44kN/mEa2=×