深基坑手算计算书

1、* *题目 基坑深17.0m，支护方式为排桩加外锚方案，设两道锚杆支护(第一道设在-6.0m 处，第二道-11.5m 处。土层相关参数见下表：表1 土层参数信息表土层编号土层名称重度3(kN /m )黏聚力c(kPa)内摩擦角()土层厚度(m)1-1杂填土160.7156.03-1-2新黄土 219.421.7224.03-2-2古土壤20.224.5204.84-1-2老黄土21.120.3246.1此基坑采用分层开挖的方式，在基坑顶部承受拟定的均布荷载，荷载值为20kPa，荷载及各土层分布情况见图1.1。q=20kPaT1H 1 1t2 1-1杂填土T3 3-1-2 新黄土 23-2-2古

2、土壤4-1-2老黄土图1.1荷载分布及支护方案解:1计算各土层侧压力系数（1）郎肯主动土压力系数计算Ka12tan (451/2)2tan (4515/2)0.589Ka10.767Ka2tan2 (452/2)tan2 (4522/2)0.455Ka20.675Ka32tan (453/2)2tan (4520/2)0.490.Ka30.700Ka42tan (454/2)2tan (4524/2)0.422,Ka40.649（2）郎肯被动土压力系数计算KP12tan (451/2)2tan (4515/2)1.698.Kp11.303Kp2tan2 (452/2)tan2 (4522/2)

3、2.198KP21.483KP3tan2 (453/2)tan 2(4520 /2)2.040,Kp31.428Kp42tan (454/2)2tan (4524/2)2.371,KP41.5402各工况土压力及支撑力计算（1）工况1:基坑开挖至-6.0m，并在此处设置第一道锚杆，地面处的主动土压力为:ea0 qKa1 2c, Ka；20 0.589 2 0.7 0.767 10.706kPa6.0m处的主动土压力：第一层土层：ea6 （q 忆）絹 2g 絢(2016 6) 0.5892 0.7 0.76767.250kPa第二层土层：ea6 (q1乙)心2 2®, Ka?(2016

4、 6) 0.4552 21.7 0.67523.485kPa开挖面处的被动土压力为：ep6 2c2 Kp2 2 21.7 1.483 64.362kPa开挖面处主动土压力减去被动土压力为：e6 ea6 ep6 23.485 64.36240.877kPa则所有的主动土压力合力为：Ea1 0.5 (10.70667.250) 6233.868kN/m10.70640.87767.250t1et1图3.2工况1 土压力分布图假设开挖面以下t1m处剪力为0，该处即是最大弯矩所在截面，则t1m处的主动土压力减去被动土压力为：et 1 e62t1 Ka2 ( 2t1 Kp2 2C2 . Kp2 )23.

5、485 19.41 0.455 (19.4t1 2.198 2 21.7 1.483)(33.814t140.877)kPa* *由静力平衡列方程:Eai 0.5 (40.87740.87733.814ti)ti233.86840.877t1216.592t1解得 t12.719m所以 et133.814 2.719 40.877132.817kPa因此最大弯矩为:M max1 10.706 6 (0.540.877 2.719 0.5 2.719 0.56 2.719) 0.5 (67.250 10.706) 6 ( 13 6 2.719)(132.817 40.877) 2.71913 2

6、.719827.266kN m/m工况2 :开挖至处11.5m，并在此处设第二道锚杆，土压力分布:开挖面处主动土压力:第二层土层:ea10ea62z2Ka223.48519.4 4 0.45558.793kPa第三层土层:ea10(qi z12Z2)Ka3 2c3.Ka3(2016 6 19.4 4) 0.4902 24.5 0.70060.564kPa开挖面处的主动土压力为:3z2Ka360.56420.2 1.5 0.49075.411kPa开挖面处的被动土压力为：ep11.5 2cKpT 2 24.5 1.428 69.972kPa则主动土压力减去被动土压力为：e)1,5 ea11.5

7、ep11.575.411 69.972 5.439kPa假设土压力零点位置为开挖面以下d2处，则有：主动土压力合力为:Ea2233.8680.5 (23.48558.793)40.5(75.41160.564)1.5500.878kN / m土压力零点位置处截面的弯矩为：Ma210.706 6 (0.5 641.50.174)0.5(67.25010.706)6 (1364 1.5 0.174) 23.4854(0.541.50.174) 0.5(58.79323.485)4d2ei1.53(8©3)5.43920.2 (2.040 0.490)0.174m1.5 0.174) 0.

8、5 5.439 0.1740.1742507.943kN m/m(13 4 1.5 0.174) 60.564 1.5 (0.5 1.5 0.174) 0.5 (75.411 60.564)假设土压力零点位置以下t2m处剪力为0,即弯矩最大，则由几何关系可知,t2m处的土压则第一道(6m)处锚杆的水平分力为:Ma2版7.943442.006kN/ma25.5 0.174力为:et25.439t20.174et231.259t2由静力平衡可列方程:* *T1一尸10.70623.48567.25058.793x 60.5645.43975.411d2et?t2图3.3工况2 土压力分布图Ea 2

9、 T10.5 et2t2500.878442.0060.5 31.259t2 t2解得t21.941m所以 et2 31.259 1.94160.674kPa因此最大弯矩为：Mmax2 10.706 6 (0.5 6 4 4.5 0.174 1.941) 0.5 (67.250 10.706) 6(13 6 4 1.5 0.174 1.941) 23.485 4 (0.5 4 1.5 0.174 1.941) 0.5 (58.793 23.485) 4 ( 13 4 1.5 0.174 1.941) 60.564 1.5 (0.5 1.5 0.1741.941)0.5 (75.411 60.5

10、64) 1.5 (打 1.5 0.174 1.941)0.5 5.439 0.174(23 0.174 1.941) 0.5 1.941 60.674 1.941 442.006 (5.5 0.1741.941)270.607kN m/m(3)工况3:开挖至17.0m，并在此处设第三道锚杆：ea14.8ea103z3Ka360.564 20.2 4.8 0.490 108.074kPa第四层土层：Oa14.8(q1Z12Z23Z3 )Ka42c4Ka4* *(20 16 6 19.4 4 20.2 4.2) 0.4222 20.3 0.64996.267kPaea17 eai4.54z4Ka4

11、 96.267 20.2 2.2 0.422 115.856kPa开挖面处的被动土压力为：ep仃 2c4 Kp42 20.3 1.540 62.524kpa主动土压力减去被动土压力：e17 ea仃 ep17115.856 62.524 53.332kPa假设土压力零点位置为开挖面以下d3处，则：10.70623.48567.250ea仃4dKa44dKp4 2c悩_58.793_60.564108.07453.33296.267115.856d3et3图3.4工况3的土压力分布图115856 21.1 d3 0.422 21.1 d3 2.371 2 20.3 1.540* *解得 d 1.2

12、97m所有主动土压力合力为:Ea3 0.5 (10.706 67.250) 60.5 (23.485 58.796) 4 0.5 (60.564108.074) 4.8 0.5 (96.267 115.856) 2.2 0.5 53.332 1.2971070.076kN/m土压力零点处截面的弯矩为:Ma310.706 6 (0.5 6 4 4.8 2.5 1.297) 0.5 (67.250 10.706) 6(13 6 4 4.8 2.2 1.297) 23.485 4 (0.5 4 4.8 2.2 1.297) 0.5 (58.793 23.485) 4 (13 4 4.8 2.2 1.

13、297) 60.564 4.8 (0.5 4.8 2.22.2 1.297) 0.5 53.331.297) 0.5 (108.074 60.564) 4.8 (13 4.8 2.2 1.297) 96.267 2.2(0.5 2.2 1.297) 0.5 (115.856 96.267) 2.2 (132 1.297 23 1.2977931.991kN m/m所以第二道（11.5m处）锚杆的水平分力为:Ma3 (176)5.5 1.2977931.991442.006 (111.297)5.5 1.297438.303kN/m假设土压力零点位置以下 tam处剪力为0,即该处弯矩最大，则该界

14、面处的土压力为:由几何关系有：et353 .332t3d 3所以 q341.120t3则由静力平衡列方程：Ea3 T1 T20.5 41.120 t3 t31070.076442.006438.303 0.5 41.120t3 t3解得 t33.038met341.120 3.038124.922kPa因此最大弯矩为：Mmax3 10.706 6 (0.5 6 4 4.8 2.2 1.297 3.038) 0.5 (67.250 10.706)6 ( 13 6 4 4.8 2.2 1.297 3.038) 23.485 4 (0.5 4 4.8 2.2 1.2973.038)0.5 (58.7

15、93 23.485) 4 (13 44.8 2.2 1.2973.038)60.564 4.8(0.5 4.8 2.2 1.297 3.038)0.5 (108.074 60.564) 4.8 (13 4.8 2.2 1.297 3.038) 96.267 2.2 (0.5 2.2 1.297 3.038) 0.5 (115.856 96.267) 2.2 (13 2.2 1.297 3.038) 0.5 53.332 1.297 (23 1.297 3.038) 0.5 124.922 3.03813 3.038 442.006 (11 1.297 3.038)438.303 (11 5.5

16、 1.2973.038)95.109kN m/m(4 )嵌固深度的计算Td Ea3 T1 T21070.076 442.006 438.303 189.767kN/meh 41.120h图3.5嵌固深度计算图* *对0点取矩，由力矩平衡可知:M(°)0 :189.767 h 0.5 ( 41.120h) h 13 h 0解得h 5.262m则嵌固深度 ha 1.2(h t3)1.2 (5.262 3.038)9.96m因此桩总长L 17 9.96 26.96m3灌注桩的内力设计值及配筋设计最大弯矩计算值：Me 827.266 1.5 1240.899kN m最大弯矩设计值：M 1.2

17、5 0Mc 1.25 1.1 1240.899 1706.236kN m灌注桩的配筋取分段开挖的最大弯矩：Mmax 1240.899kN m 。弯矩设计值为： M 1.25 1.1 1240.899 2047.0kN m查基坑工程手册附表14-4选用28 25，截面容许弯矩设计值M 2068.0kN m 2047.0kN m，桩体选用C30混凝土，箍筋选用10150螺旋筋,加强筋 202000。4锚杆计算锚杆倾角20。，水平间距2m，钻孔直径0.15m。锚索采用17 5预应力镀锌钢绞线，2强度标准值fptk 1470N/mm。根据土体与锚固体极限摩阻力标准值表，可知新黄土的极限摩阻力取70kPa，古土壤的极限摩阻力取73kPa，老黄土的极限摩阻力取68kPa，各层加权内摩擦角为 20 0。水平力计算值:T1442.006 2 884.012kN* *T2438.303 2876.606kN水平力设计值：Tdi 1.25 0T1 1.25 1.1 884.012 1215.517kNTd2 1.25 0T21.25 1.1 876.606 1205.333kN锚杆设计的轴向拉力为：Nu1=1215.517/cos20°=1292.55 kNNu2=1205.333/cos20o=1281.91 kN2