建筑深基坑工程支护结构上的荷载分析模PPT课件

1、1 第一节 基坑工程设计的内容及依据 两种极限状态？基坑工程设计的基本原则？基坑工程的安全等级？基坑工程的设计内容？基坑工程的设计依据？第1页/共44页21承载能力极限状态承载能力极限状态 承载能力极限状态系指对应于支护结构达到最大承载能力极限状态系指对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周围环境破坏。围环境破坏。2正常使用极限状态正常使用极限状态 正常使用极限状态系指对应于支护结构的变形已正常使用极限状态系指对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响周边环境的正常使用功能。妨碍地下结构施工或影响周边环境的正常使用

2、功能。基坑工程设计设计原则及荷载 两种极限状态两种极限状态第2页/共44页3 在满足支护结构本身强度、在满足支护结构本身强度、稳定性和变形要求的同时，确稳定性和变形要求的同时，确保周围环境的安全；保周围环境的安全； 在保证安全可靠的前提下，在保证安全可靠的前提下，设计方案应具有较好的技术经设计方案应具有较好的技术经济和环境效应；济和环境效应； 为基坑支护工程施工和基础为基坑支护工程施工和基础施工提供最大限度的施工方便。施工提供最大限度的施工方便。基坑工程设计设计原则及荷载 基坑工程设计的基本原则基坑工程设计的基本原则第3页/共44页4基坑工程设计设计原则及荷载 基坑工程的安全等级基坑工程的安全

3、等级第4页/共44页51承载能力极限状态的计算承载能力极限状态的计算根据基坑支护形式及其受力特点进行根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性验算；土体稳定性验算；基坑支护结构的受压、受弯、受剪承基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算；载力计算；当有锚杆或支撑时，应对其进行承载当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。力计算和稳定性验算。基坑工程设计设计原则及荷载 基坑工程的设计内容基坑工程的设计内容第5页/共44页62正常使用极限状态的计算正常使用极限状态的计算 对于安全等级为一级及对支护结对于安全等级为一级及对支护结构变形有限制的二级建筑基坑侧壁，构变形有限制的二级建筑基坑侧壁

4、，尚应对基坑周边环境及支护结构变形尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。进行验算。基坑工程设计设计原则及荷载 基坑工程的设计内容基坑工程的设计内容第6页/共44页73地下水控制计算和验算地下水控制计算和验算抗渗透稳定性验算；抗渗透稳定性验算；基坑底突涌稳定性验算；基坑底突涌稳定性验算；根据支护结构设计要求进行地下水位根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算；控制计算；对支护结构的计算和验算、质量检测，对支护结构的计算和验算、质量检测，提出对施工监测的要求。提出对施工监测的要求。基坑工程设计设计原则及荷载 基坑工程的设计内容基坑工程的设计内容第7页/共44页81. 国家及地区的有关规范及规程

5、；国家及地区的有关规范及规程；2场地岩土工程地质勘察资料场地岩土工程地质勘察资料3. 周围环境资料周围环境资料4. 主体结构设计资料主体结构设计资料5. 施工条件施工条件基坑工程设计设计原则及荷载 基坑工程的设计依据基坑工程的设计依据第8页/共44页9 第二节 土压力的种类 概念静止土压力的计算影响土压力的因素土压力参数的选择第9页/共44页10 1静止土压力静止土压力 静止土压力是在挡土墙静止土压力是在挡土墙(支护体支护体)施工过程中土体不受扰动并在建造后不发施工过程中土体不受扰动并在建造后不发生位移的条件下，挡土墙生位移的条件下，挡土墙(支护体支护体)后填土处于弹性平衡状态，此时墙后填土处

6、于弹性平衡状态，此时墙(支支护体护体)背上的土压力称为静止土压力。背上的土压力称为静止土压力。2主动上压力主动上压力 挡土墙挡土墙(支护体支护体)发生离开土体方向的位移，当挡土墙发生离开土体方向的位移，当挡土墙(支护体支护体)的位移达到的位移达到一定程度时，其后的土体达到极限平衡状态，此时的土压力减小至最小，一定程度时，其后的土体达到极限平衡状态，此时的土压力减小至最小，称为主动土压力。称为主动土压力。3被动土压力被动土压力 挡土墙挡土墙(支扩体支扩体)在外力作用下，发生挤向土体的位移，当挡土墙在外力作用下，发生挤向土体的位移，当挡土墙(支护体支护体)的位移达到一定程度时，其后的土体达到极限平

7、衡状态，此时的土压力的位移达到一定程度时，其后的土体达到极限平衡状态，此时的土压力达到最大值，称为被动土压力。达到最大值，称为被动土压力。基坑工程设计设计原则及荷载概念概念第10页/共44页11 高度为高度为H的挡土墙离填土面为的挡土墙离填土面为z处静处静止土压力止土压力基坑工程设计设计原则及荷载静止土压力的计算静止土压力的计算第11页/共44页12主要因素有：主要因素有：1.土的类别及土的计算指标；土的类别及土的计算指标；2.计算理论；计算理论；3.支护结构的刚度及位移；支护结构的刚度及位移；4.有无支点及支点的位置和反力大小；有无支点及支点的位置和反力大小；5.所开挖的基坑大小及几何形状；

8、所开挖的基坑大小及几何形状；6.地下水位；地下水位；7.施工方法、施工工序和施工过程；施工方法、施工工序和施工过程；8.外界的荷载与温度变化等。外界的荷载与温度变化等。基坑工程设计设计原则及荷载影响土压力的因素影响土压力的因素第12页/共44页13 土压力与位移的关系第13页/共44页14 经典土压力理论经典土压力理论 朗肯土压力理论朗肯土压力理论 库伦土压力理论库伦土压力理论基坑工程设计设计原则及荷载第三节第三节 主动土压力和被动土压力主动土压力和被动土压力第14页/共44页15支护结构上的荷载分析朗肯库仑土压力的计算朗肯库仑土压力的计算第15页/共44页16 经典土压力与支护结构上土压力的

9、区别经典土压力与支护结构上土压力的区别基坑工程设计设计原则及荷载第三节第三节 主动土压力和被动土压力主动土压力和被动土压力第16页/共44页17 支护结构上土压力的分布支护结构上土压力的分布基坑工程设计设计原则及荷载第四节第四节 作用与支护结构上的土压力作用与支护结构上的土压力第17页/共44页18 支护结构上土压力的分布支护结构上土压力的分布基坑工程设计设计原则及荷载第四节第四节 作用与支护结构上的土压力作用与支护结构上的土压力第18页/共44页19 支护结构刚度土压力的分布模式的影响：支护结构刚度土压力的分布模式的影响： 工程经验表明，支护结构的刚度、支撑的刚度、工程经验表明，支护结构的刚

10、度、支撑的刚度、等对土压力的分布影响较大。等对土压力的分布影响较大。基坑工程设计设计原则及荷载悬臂式支护结构上的土压力的分布模式悬臂式支护结构上的土压力的分布模式 悬臂式重力挡土支护悬臂式重力挡土支护结构结构 悬臂式柔性挡土支护悬臂式柔性挡土支护结构结构第19页/共44页20 单支点支护结构上的土压力：单支点支护结构上的土压力：基坑工程设计设计原则及荷载具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式结果分析：结果分析：仍可按三仍可按三角形分布角形分布计算计算计算计算弯矩值偏弯矩值偏于安全，于安全，锚杆拉力锚杆拉力偏小。偏小。第20页/共44页21 多支点支护结构上

11、的土压力：多支点支护结构上的土压力：基坑工程设计设计原则及荷载具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式第21页/共44页22 多支点支护结构上的土压力：多支点支护结构上的土压力：基坑工程设计设计原则及荷载具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式注：适用于基坑开挖深度大于注：适用于基坑开挖深度大于16m的基坑的基坑第22页/共44页23 多支点支护结构上的土压力：多支点支护结构上的土压力：基坑工程设计设计原则及荷载具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式 日日本本铃铃木木音音彦彦模模式式第

12、23页/共44页24第五节 水平荷载与抗力取值水平荷载标准值水平抗力标准值地下水对水平荷载的影响第24页/共44页25目前较常用的两种土压力计算模式：目前较常用的两种土压力计算模式：（1）古典式）古典式(传统式传统式)（2）我国部分地区和）我国部分地区和建筑基坑支护技术规建筑基坑支护技术规程程(JGJ12099)采用的模式采用的模式基坑工程设计设计原则及荷载第25页/共44页26碎石土、砂土主动土压力的计算一般按水土碎石土、砂土主动土压力的计算一般按水土分算法进行。分算法进行。当计算点位于地下水位以上时：当计算点位于地下水位以上时：支护结构上的荷载分析水平荷载（主动土压力强度）的计算水平荷载（

13、主动土压力强度）的计算（式（式2.16）基坑工程设计设计原则及荷载第26页/共44页27支护结构上的荷载分析主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算当计算点位于地下水位以下时：当计算点位于地下水位以下时：基坑工程设计设计原则及荷载第27页/共44页28(2)粘性土、粉粘性土、粉土、淤泥及淤泥质土主动土压力土、淤泥及淤泥质土主动土压力计算公式。计算公式。 粘性土、粉土、淤泥及淤泥粘性土、粉土、淤泥及淤泥质土主动土压力质土主动土压力计算一般按水土合算法进行，公式形式同式计算一般按水土合算法进行，公式形式同式(216)。注：当按式注：当按式(216)、(217)计算的基坑开挖计算的基坑开挖面以上的土

14、压力小于零时，应取零。面以上的土压力小于零时，应取零。支护结构上的荷载分析主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算基坑工程设计设计原则及荷载第28页/共44页29支护结构上的荷载分析主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算2竖向应力竖向应力aik的确定：的确定：基坑工程设计设计原则及荷载第29页/共44页30支护结构上的荷载分析主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算3竖向应力竖向应力rk的确定：的确定： 当计算点位于基坑开挖面以上时，按三角形分布模式计算，即可按上式进行计算。当计算点位于基坑开挖面以下时，按矩形分布模式计算。基坑工程设计设计原则及荷载第30页/共44页31支护结构上的荷载分析

15、主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算4竖向应力竖向应力0k的确定：的确定：（1）当支护结构外）当支护结构外侧地面有均布载荷侧地面有均布载荷q时，如图（时，如图（a），）， 0kq基坑工程设计设计原则及荷载第31页/共44页32支护结构上的荷载分析主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算4竖向应力竖向应力0k的确定：的确定：（2）当距支护结构）当距支护结构b1外外侧地面有均布载荷侧地面有均布载荷q时时如图如图(b)， 在在C点以上：点以上：0k0；在在C点以下：点以下：0kq 基坑工程设计设计原则及荷载第32页/共44页33支护结构上的荷载分析主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算4竖向应

16、力竖向应力0k的确定：的确定：（3）当基坑顶部局部放）当基坑顶部局部放坡时，将土坡自重应力坡时，将土坡自重应力换算成均布荷载即换算成均布荷载即qh，如图，如图(b)： 在在C点以上：点以上：0k0；在在D点以下：点以下：0kq； CD段：段： )2/45tan(/)2/45tan(210qqikbbzq基坑工程设计设计原则及荷载第33页/共44页34支护结构上的荷载分析主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算5竖向应力竖向应力lk的确定：的确定：（1）当距支护结构）当距支护结构b1外外侧地面有宽度为侧地面有宽度为b2的条的条形荷载形荷载q时，如图时，如图(a)： 在在C点以上：点以上：lk0；

17、在在D点以下：点以下：lk0； CD段：段： )2/(122bbqblk基坑工程设计设计原则及荷载第34页/共44页35支护结构上的荷载分析主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算5竖向应力竖向应力lk的确定：的确定：（2）当距支护结构）当距支护结构b1有有与支护结构平行的条形与支护结构平行的条形基础时，如图基础时，如图(b)： 在在C点以上：点以上：lk0；在在D点以下：点以下：lk0； CD段：段： )2/()(1220bbbhqqlk基坑工程设计设计原则及荷载第35页/共44页36支护结构上的荷载分析主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算5竖向应力竖向应力lk的确定：的确定：（3）当距

18、支护结构）当距支护结构b1有有与支护结构平行的矩形与支护结构平行的矩形基础时，如图基础时，如图(b)： 在在C点以上：点以上：lk0；在在D点以下：点以下：lk0； CD段：段： )2)(2/()(11220blbblbhqqlk基坑工程设计设计原则及荷载第36页/共44页37支护结构上的荷载分析主动土压力强度的计算主动土压力强度的计算6基坑外侧有大面积开挖时竖向应力基坑外侧有大面积开挖时竖向应力aik的确定的确定（1）在）在C点以上：点以上：（2）在）在D点以下：点以下：（3）CD段：段： )(00hzhimiqlkimiaikz)(0hzimiaik第37页/共44页38支护结构上的荷载分析水平抗力（被动土压力强度）的计算水平抗力（被动土压力强度）的计算1碎石土、砂土被动土压力计算公式：碎石土、砂土被动土压力计算公式： 碎石土、砂土被动土压力的计算一般按水土分碎石土、砂土被动土压力的计算一般按水土分算法进行。算法进行。 (1)当计算点位于地下水位以上时：当计算点位于地下水位以上时： (2)当计算点位于地下水位以下时：当计算点位于地下水位以下时：piipipikpikKCKe2wpiwpipiipipikpikKhzKCKe)1)