基坑支护设计计算土压力

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1、精品可编辑修改基坑支护设计计算1 1 基坑支护设计的主要内容2 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,9m,按规范设定桩长为 16.8m,16.8m,桩直径设定为 0.8m0.8m，嵌 固深度站定为 7.8m7.8m 插入全风化岩 3.0m3.0m。2.12.1 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JGJJGJ 120-99120-

2、991.1.计算依据和计算公式主动土压力系数：Kaitan2(45)2被动土压力系数：Kpitan2(45寸)(1)(1)支护结构水平荷载标准值 e eajk按下列规定计算：1 1)对于碎石土及沙土：a)a)当计算点深度位于地下水位以上时：eajkajkKai2Cik；Kaib)b)当计算点深度位于地下水位以下时：eajkajkKai2Cik，Kai(Zjhwa)(mjhwa)waKaiw精品可编辑修改式中Kai第 i i 层土的主动土压力系数；ajk作用于深度召处的竖向应力标准值；GkGk三轴实验确定的第 i i 层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值；Z Zj计算点深度；m mj计算参数，当z

3、 h时，取 z z，当z h时，取 h h；h hwa基坑外侧水位深度；wa计算系数，当hwah时，取 1 1，当hwah时，取零；w水的重度。2 2）对于粉土及粘性土：eajkajkKai2CikKai（2 2）基坑外侧竖向应力标准值ajk按下列规定计算：ajk rk ok（3 3）计算点深度 Z Zj处自重应力竖向应力rk1 1）计算点位于基坑开挖面以上时：rk mjZj式中mj深度召以上土的加权平均天然重度。2 2）计算点位于基坑开挖面以上时：rk mhh式中mh开挖面以上土的加权平均天然重度。（4 4）第 i i 层土的主动土压力系数 K Kai应按下式计算Kaitan2（45）2精品

4、可编辑修改式中ik三轴实验确定的第 i i 层土固结不排水（快）剪摩擦角标准值精品2可编辑修改a2ka1k90.2KN/m(5)(5)第 i i 层土的土压力合力 EaEa 按下式计算1Eai(eaikeaik)hiSh2式中eaik第 i i 层土土层顶部的水平荷载标准值；eaik第 i i 层土土层底部的水平荷载标准值；h hj第 i i 层土的厚度；锚杆的水平间距。2.22.2 各层土的水平荷载计算(1 1)人工填土层(3.6m3.6m)i19.5KN/m2,G 8KPa,1100,心0.7,Kai0.839基坑外侧竖向应力标准值：2aikrk okq。20 KN/malk rk okq

5、011aik iX20 19.5 3.690.2 KN/m水平荷载标准值：ea1kaokKa12C Ka120 0.7 2 8 0.839 0.576KN/m2水平合力：1 1Ea1-(ea1kea1k)h-(0.576 57.35)3.6 104.27KN/m水平荷载作用点离该土层底端的距离：h12eaokea1k3.6 2 0.576 57.35 Z1.1.212m3 eaokea1k30.576 57.35(2)(2)淤泥质土层(0.9m0.9m)218.0KN/m2,C27KPa,250,Ka20.84,.Ka20.916基坑外侧竖向应力标准值：精品可编辑修改水平荷载标准值:水平荷载:

6、水平荷载作用点离该土层底端的距离:Z2 h2.2ea1k ea2k竺2 6294 76.550.435m3ea1k ea2k 362.94 76.55(3(3)粉质粘土层(2.2m2.2m)319KN/m2,C323KPa,3150,Ka30.588,Ka30.676基坑外侧竖向应力标准值：1a3ka2k106.4KN/m2a3krk0ka2k3h3106.4 19 2.2 148.2KN/m2水平荷载标准值:e.3ka3kKa32C3Ka3148.2 0.588 2 23 0.767 51.86KN/m2水平荷载：1 1Ea3-(ea3k ea3k)g-(27.28 51.86)2.2 87

7、.05KN/m水平荷载作用点离该土层底端的距离：a2k rk ok a1kq090.218.00.9106.4KN/m2ea2ka 2kKa22C2Ka290.2 0.847 0.916 62.94KN/m2e2ka2kKa22CKa2106.40.847 0.916 76.55KN/m2Ea21(ea1kea2k)h22(62.9476.55)0.9 69.75KN/m2ea3ka3kKa32C3.Ka3106.4 0.588 2 23 0.767 27.28KN/m2Z3h32ea3kea3kea3kea3k2.2 2 27.28 51.86327.28 51.860.986m精品可编辑修

8、改残积可塑粉质粘土层2.8m2.8m)分成两部分(开挖面以上 2.3m2.3m 和开(4(4)可塑粉质粘土层精品可编辑修改挖面以下 0.5m0.5m）1 1）按照规范：基坑开挖位于地下水位eaikKai2Ciq-Kai对于粉土及粘土：ajk rk qrkmjZjmj深度乙以上土的加权平均天然重度:2 2)418KM/m2,C425KPa,4150,Ka40.588,Ka40.767基坑外侧竖向应力标准值:2a4k a3k148.2KN/ma4k rk 0ka3k4h4148.21823189.6KN/m2水平荷载标准值:ea4ka4kKa42C4,Ka4148.2 0.588 225 0.76

9、748.79KN/m2ea4ka4kKa42CK 189.6 0.588 2 25 0.767 71.01KN/m2水平荷载:1 1Ea42(ea4k%)-(48.79 71.01)2.3 137.77KN/m水平荷载作用点离改土层底端的距离:m 2ea4kea4k2.3 2 48.79 71.01Z4.3 ea4ke&4k348.79 71.011.079m4.2.34.2.3 水平抗力计算基坑底面以下水平抗力计算的土层为:第 4 4 层土（可塑粉质粘土精品可编辑修改层 0.5m0.5m）第五层土（硬塑粉质粘土层 4.3m4.3m）第 6 6 层土（全风化岩层 0.3m0.3m）。计算依据和

10、计算公式：土层水平抗力计算依据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99JGJ120-99（1 1）基坑内侧水平抗力标准值epjk按下列规定计算：精品可编辑修改1 1）对于碎石土及砂土，基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计式中pjk-作用于基坑底面以下深度 Z Zj处的竖向应力标准值K Kpi-第 i i 层土的被动土压力系数。2 2）对于粉土及粘性土，基坑内侧水平抗压力标准值按下列规定计算:（2 2）作用与基坑地面以下深度Z Zj处的竖向应力标准值ajk按下式计算:pjkmjZj式中mj深度 Z Zj以上土的加权平均天然重度。（3 3）第 i i 层土的被动土压力系数 KpiKpi 应按下式计算K

11、pitan2（450寸）（4 4）第 i i 层土的水平抗压力 E Ep为:式中 e epik-第 i i 层土土层顶部的水平抗力标准值;e epik第 i i 层土土层底部的水平抗力标准值;h hi第 i i 层土的厚度；Sn预应力锚索的水平距离4.2.44.2.4 各层水平抗力计算（1 1）可塑粉质粘土层算:epjkpjkKai2Cik-$Kai(zjhwp)(1Kpi)Epi1,2(epikepik)hiSh精品可编辑修改h4k0.5m,4k18KN/m2,C4k25KPa,Kp41.695,Kp41.302作用于基坑底面以下深度 Z Zj处的竖向应力标准值：2 2pk40KN/m,pk

12、44kh4k18 0.5 9KN/m水平抗力标准值:ep4kp4kKp42C4kKp0 1.695 2 25 1.30265.10KN/m2ep4kp4kKp42C4k.Kp49 1.695 2 25 1.302 80.4KN/m2水平抗力：1 1Ep5(ep4ep4)hu(65.10 80.4)0.5 36.38KN/m水平抗力离该土层底端的距离：Z5kh4k2ep4kep4k0.5 2 65.10 80.4ep4kep4k65.10 80.40.241m(2)硬塑粉质粘土层h5k4.3m,5k20 KN/m,C5k35KPa,5k作用于基坑底面以下深度Z Z 处的竖向应力标准值:p5k18

13、 0.5 9KN/m2,p5k5kh5k9 20 4.395KN/m2水平抗力标准值:p5kKp52C5k JKp5ep5kp5kKp52C5kKp5ep5k951.8911.89126261.3751.375288.52 KN/m2251.12KN/m2水平抗力:1 1Ep52(ep5ep5)h5k-(88.52251.12)4.3730.23KN/m水平抗力离该土层底端的距离:Z5kh5k2ep5kep5kep5kep 5k冬皿空1.807m388.52 251.12精品可编辑修改(3(3)全风化岩层精品可编辑修改h6k3m,6k20.5KN/m2Gk45KPa,6k25,Kp62.458

14、,.Kp61.568作用于基坑底面以下深度 z z 处的竖向应力标准值：1p6k2a5k95KN/mp6k2a5k6kh6k95 20.5 3 156.5KN/m水平抗力标准值：ep6kp6kKp62C6k.Kp695 2.458 2 45 1.568 374.63KN/m22ep6kp6kKp62C6kKp6156.5 2.458 2 45 1.568 525.8KN/m水平抗力：1 1Ep6(ep6ep6)h6k(374.63 525.8)3.0 1350.65KN/m水平抗力离该土层底端的距离；由以上计算步骤可得 K12K12 的水平荷载、水平抗力如下图所示4.2.54.2.5 支点力计

15、算（1 1）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的距离：基坑底面水平荷载标准值：ea73.38KN/m由ea1kep1 k可得：71.01=65.1+71.01=65.1+（80.4-65.180.4-65.1/0.5/0.5 幅求得；hc10.193m（2 2）计算支点力 TdTd：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Eac:Z6khsk2ep6kep6kep6kep6k2 2 374.63 525.83.374.63 525.80.944m精品可编辑修改其中，设定弯矩零点位置以上第4 4 层土的水平荷载精品可编辑修改Ea4c.5(e；4c玄)h0.5(4

16、8.79 71.01)2.3 137.77KN/m其作用点离设定弯矩零点的距离：2.3 0.193 2 48.79 71.01 ha 4c.348.79 71.01Ea471.01 0.19313.7 KN合力之和Eac:各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为:hac19.193 h|z 6.805m按 上 述 计 算 方 法 可 得ha2c5.128m,ha3c3.479m,ha41.272,ha50.09655m合力Eac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的Epc:设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土。2 2ep4k65.10KN/m,ep4c7

17、0.61KN/m水平抗力EpcEpc13.1KN/m1.168mEacEa1Ea2Ea3cEa 4Ea44125hacEa1ha1 cEa 2ha2cEa3ha3cEa4ha4Ea5ha5Eac3.75m精品可编辑修改水平抗力Epc作用点离设定弯矩零点的距离hpc0.095m精品可编辑修改计算支点力 TdTd设定锚杆插于离地面 3m3m 的位置处，则h ht1=6m=6m支点力为:验算准则为:hpEpT/htihd)1.2 OhaEa0,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Eai:EaEaqEa2Ea3Ea4Ea5Ea6674.13KN/m各土层水平荷载距离桩底

18、面的距离为：ha116.8 h|z,14.412m按上述计算方法可得：ha212.735m,ha311.086mha48.879mha47.55mha55.15mha61.5mEa的作用点距离桩底的距离 h ha；Ea1ha1Ea2ha2Ea6ha68.83m426426 嵌固深度验算249.61KN精品可编辑修改 基坑内侧水平抗力标准值合力之和Epj:EpEp4Ep5Ep62117.26KN/m各土层水平荷载距离桩底面的距离为：hp47.8 h4kz4k7.54m按上述计算方法可得：hp54.807m,ha30.944mEp的作用点距离桩底面的距离 h hp：hpEp4hp4Ep5hp5Ep

19、62.39mpEp嵌固深度验算hpEpTei(htihd)1.2ohaEa?0满足要求4.2.74.2.7 灌注桩结构设计灌注桩直径 800m800mm m 砼强度 C25,C25,受力刚劲采用 I II I 级刚劲，综合 安全系数为 1.4,1.4,桩中一中间距 1000mm1000mm。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800mm800mm 的圆柱桩转化为宽为 1000mm1000mm 墙厚为 h h：h4D4h43.14 800412641264h 700.7mm取 h=700mmh=700mm4.2.84.2.8 桩身最大弯矩的计算由表 4-14-1 已算出的 E E

20、ai,E,Epi及 T=249.61KNT=249.61KN 可以知道剪力为零的点在 基坑底上部精品可编辑修改的主动土压力层中，且在第三层土中。所以设剪力为零的点在 4.5m4.5m 以下 x x 米令 x xm=4.5+x=4.5+x x xm为基坑顶到 剪力为零的点的距离，则有：精品可编辑修改剪力为零的土压力：eaxmq r(4.5 x)ka32Ca3.ka327.28 11.17x此层的土压力Eaxm(2728咖F27.28x 5.585x22因为距基坑顶为 X Xm处的剪力为零，则有：整理得：5.5855.585+27.28x=75.5927.28x=75.59解得：x=1.974mx

21、=1.974m由于最大弯矩点就是剪力为零的点，即 X Xm,所以 X Xm=4.5+1.974=6.474=4.5+1.974=6.474 最大弯矩可表示为：MmaxT y1Ea2牡Emax丫3将数据代入解得：Mmax=373.67KN/mMmax=373.67KN/m4.2.94.2.9 桩身的配筋计算则此桩的配筋可转化为截面为 b bxh=1000mmh=1000mmX700m700mm m的矩形截 面梁进行配筋。所以有：环境类别为二级，砼强度 C25,C25,钢筋采用HRB335HRB335 的 IIII 级钢筋。由于环境类别为二级，砼强度 C25C25 此梁的最小保护层厚度为 50mm

22、50mm 则有：h h0=700-50=650mm=700-50=650mm有砼及钢筋的等级查表可得，fc11.9KN/mm2,fy300KN/mm2,ft1.27KN/mm211.0,10.8,b0.55fc混凝土轴心抗压强度设计值fy钢筋强度设计值TEa!Ea2Eaxm精品可编辑修改ft混凝土轴心抗拉强度设计值1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1矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值11统称为等效矩形应力图系数b相对界限受压区高度求计算系数:0.962所以选用 6 6 2222A As=2281mm=2281mm2(2)(2)桩身箍筋配筋按构造要求取：梁中箍筋最大间距 Smax=250mmSmax=250mm 直径 8mm8mm 螺旋箍。在坑底、两道锚杆处上下各500mm500mm 范围内加密，箍筋间距150mm150mm。验算适应条件：1.1.b,满足。2.2.0.325%min0.45主0.19%，同时0.2%，故可以。fyM1fcbh20.074112s0.0770.55Mfy sh021992mm