基坑桩锚设计计算过程(手算)

1、FGH段地层信息：基坑深，桩锚支护，第一排锚杆，第二排在处, 角度30，地层天然重度粘聚力内摩擦角土体与锚固体粘结强度标准值填土121230粉质粘土301860全风化砾岩4522100土压力系数地层Ka15yspKp1填土2粉质粘土3全风化砾岩丁)基坑示意图:1)基坑外侧主动土压力计算如下：(1)填土：=q M - 2 GiJ资=填土底部的主动土压力强度:填土顶部主动土压力强度:puta'i= (rihi+q) lQi-2|ci/ka1 =(2)=粉质粘土：粉质粘土顶部的主动土压力强度：口占=(1*hi+q) -2 c?际 =粉质粘土底部的主动土压力强度：口E = (r*E +r2*h

2、2+q) a2-2c2ia2(3)临界深度：%=2g / ri 历 q/ >1=2x12/2)第一层锚杆计算：基坑开挖到，设置第一排锚杆的水平分力为T1。1)此时基坑开挖深度为h = 5.2m,基坑外侧底部的主动土压力强度：口密=(i*"q)。-2卜可而 =基坑内侧的被动土压力强度：口与F= 2叫或p1=.口4r i| (h - h) %+2八际1=知：高 < 濡，p瞥<口鳏知钦点位于坑底与填土层间：设校点为 o,距离坑底y m.= OsoPPG= riy kp-+2citpl = Pap q+fi（h+y）-2civ = 20+y） 解得：y=2）设置第一排锚杆的

3、水平分力为T1,钦点以上土层及锚杆力对钦点起矩平衡土压力作用位置确定:三角形分布：梯形分布：即：基坑内侧被动土压力作用点位置：（梯形分布）hioPpo=riy %1+2中、甫=b普秒 2G1%而l=.n., = +/3x+=基坑外侧主动土压力作用点位置：（三角形分布）.1| Z.、ha* （ h+ y- zo）-O已知，h=, y=, P=即：%o=（+）=第一排锚杆作用点离起矩点位置：L=h+ y- d=+为锚杆离地面距离）基坑内侧被动土压力合力：国=）三 x %2即，Ep=y x （ 口p。+口瞥）/2= +/2=基坑外侧主动土压力:巳x I2匕：（h+y- x=+即：Ti（h + y -

4、 d） + Ephpi=ahao代入数据：4 66Tl +三）第二排锚杆计算：此时，基坑开挖至设计深度h坑底=。）基坑内侧被动土压力强度：口臂=如如1=.p4rl| （h- h坑底）媪+如印荷=x 口占1 "- m温）kJ+20atjS= +=.口岳1 （%- h坑底）+，2卜2%+23区应=基坑外侧主动土压力强度：退F= S*hit+q） Q-2Gl匹I = +20） 2x =.虚二（mh1+q） kJ -2SV'运2 "即:若看,p臂p瞥，就口占故，假想钦点为两层土的 交界处，设为M点，距基坑底为）设置第一排锚杆的水平分力为钦点以上土层及锚杆力对钦点起矩平衡 土

5、压力作用位置确定:三角形分布：梯形分布：+ Pai%=3（而入产基坑内侧被动土压力作用点位置：（梯形分布）hpi'i -+/3x+=基坑外侧主动土压力作用点位置：（三角形分布）h 日 m= （h|-"）w=（）=第一排锚杆作用点位置：1摘1=!山=第二排锚杆作用点位置：Im2=土压力合力:基坑外侧主动土压力：卜.=：一"X I2口4（rhi+q） k-2Giai =J卜1-4上曰基坑内侧被动土压力：日汽信X hpe武邑加如1=.Pp5=r4 （忻-h坑厘）1+如1痴1 = x hprflEp +2=即:T211n2+T1 I +Ephp i ±审 h mm

6、有：，+得: =四）桩嵌固深度计算：）基坑开挖至设计深度时，据上结果知钦点假想为土层交接点M剪力计算如下：根据水平方向上的平衡：即：Epi+Ti+Tj + Vm=ai+ + +=111kpa设桩底端为N点，桩底距M点距离为n。桩MN段对桩底N起矩平衡：）土压力合力计算: 桩内侧被动土压力合力：口正在x %2根据有：口袅（h - h阮他）k3+2Cf%厢， =+= 口& r （h- h玩底）+'2 1n】"p£+21r =小小193.53%口 + 18. 76噌桩外侧主动土压力计算:口占二(ri*h|+q)hir2hrnn%2G2k，m x %£，&

7、#163;23噌）土压力作用点计算:桩内侧被动土压力作用点计算:_ 2p£ 十 p£ j3 (随+而hmn得,580.59 + 37.51卜加1161J8 + 112,53hJhr桩外侧主动土压力作用点计算:得,_205. 14 + 10.45am=410. 28 31 . 35k J剪力Vm的作用点位置为 Pi=hmn桩MNS对桩底N点起矩平衡:即,. L - 9 , r 205.14 + 10.45hvm. hmn+ %n+5, 23% . hmnT I Vj f a I + ln=r血 I" ”匕.580.59 4 37.51hmn. » LI ,

8、解得,则嵌固深度,：- 3. m，1 63 -82m.入土深度增大系数二即，桩的嵌固深度，t' =战=五）桩身最大弯矩计算:）第一步开挖p?逑=2clM = 2x12x1.2350 = 29 64kpapj = rih'kpi + 2clM7= Pai (Nhi|+q) %1-25出自1 =EppPp1. x h =+2=Ea1 =(亭+彳)x %=设u点剪力为0,点u到此步开挖基坑底 的距离为的口忑=bhki + 2ciV=| 州降附 + 口】x hu=4hu hu/22pZ= ri (hu + h坑底)+q)ai-2Cix/'ka1=hu + 2. 7) + 20隹

9、八=(y- + y ) hu + h抗庶-工制h”因。点处剪力 为0,即有，解得，hL' =有，pl=ri(hu + h 筑底)+q)kai_2civa1 =+12hLJ=37kpa.pj - rihukpn + 2ci vpi=hu+=.I' =一一=,1n虱千叶+卜坊底-z0) huhpuh自产+ hpuE目1 u%uEpiuhpuK)第_步开挖至，可知开挖面上下各有一i个剪力零点，设其为Q,R,分别到开挖面的距离为x, y 。Pa*n（h开挖-x ）+qkai-2civ'ka1=+20 eq =" + 中）x （h开挖-x - zQ）Em 二（56.09

10、 - 12x） （5.2 - k - 0. 53） /2使得，Eaio 二 T,即，解得x=0. 68m又，%o|=3 （h开挖 一 X _ Z0）=Q点弯矩可计算Ml 1：卜； , 二=4.=。去二 2ci再？= 2x12x1.2350 二.PpFr = riykpi + 2clehi=1d.3yx1.5252 + 2x12x1.2350 二 27.91y + 29.64%=近+ dR y2 y-；+- ' -/2=2T .二4+） y/2=+yPsFr 二 k(h升控 * V)* qlkai - 2ci、k#i=+y)+2。 Ea1R 二学h开挖 + v - ZQEwir使得，E0

11、1R = Tl 任P1Rhf.=* =-一。；2x29 64 + 150 77 .八犬 4 343 (29, 64 + 150.77)%R二（h开挖+ v - 5）点处弯矩,Mr = TiHtr + EpirHpir - EaiRhaR 二七）第三次开挖至设计深度，知在开挖基坑面上下各有一个剪力为0的点因，P下 Z I、I "；一；al 坑=（口卜基底+q） kal-2ciVka1坑；（h基底-z0） （） /3=i.-r 卜三亡 一=E"坑底+ h 即，在该基坑底面与第二排锚杆之间存在剪力为 0的点，设为U,该点到基坑底面的距离为X。Pa!L=i(h基底 x )+q%i-

12、2Gi'ka1=+20 Eaiu 二个 x <h基底-x - zo)Eal产EalU = Tl + Tz解得，x=%u=3(h基底 _ X _ Z0)%u= () /3=Eaiu = 247, 46kpaU点处的弯矩，Mu = 247. 46x2.14 - 95一 52x4, 75 - 152. 37x2.15 = 251. 75kpa p4,= 2cikp1=.pF二口 (hi- h坑底)kpl+2civ'kp1 = x Epi +2=P 下(,ai= (rihi+q) ki-2ci«ka1=Eai EpJi + T2 < E/即在坑底与第二层土间存在一

13、个剪力为。的点，设为w该点到第一层底面的距离为YoP 工二+ 3+qS2 小 ka2二p占-rihi + qka2 2c”ai (rihi|+q) kai-2ci'ka1二Eg 二p'vEqh . l泸后.=2cM = 22 64k髓口占=18. 3x3.2x1.8945 + 2x30x1.3764 =高18.3x3.2x1.5252 + 2x12x1, 2350 = 血立2PpL + p 忐Ep 加- yEpi=+2=.Ep2w=+y/2Epi + Ep2w +T1 + 12 = Ea2w -fEa 1+y/2=+y/2解得，y=W点处的弯矩，'=+3+=卜印=11=

14、_2p£ + pX63(p占 + p& V、'.=1 F： E=：.+ 1 （）二八）锚杆计算:）锚杆配筋：C051ii丁）x ShNk：锚杆轴向拉力标准值N：锚杆轴向拉力设计值瓦:锚杆间距A：预应力筋的截面面积%预应力筋拉强度设计值 第一排锚杆:Ni 二 “丫州产 /cos 30" )x2 二i N 4 门 n 选用 HRB400Tp|第二排锚杆：=M由k=cos30' 2 2 >m? < n 222,选用 HRB400)锚杆自由端长度：412*10, 5 + 1Sx1.8中产 工=。1 ：锚杆锚头中点到基坑底面的距离叱 基坑内外侧土压

15、力等值的点 第一排锚杆的自由端长度： 1 +32- tan3(T ) GM4511 - & 44)+ + +i (45" + +1- + 300 )+1/COS30" +I fl .I fi=8m第二排锚杆的自由端长度：(2. 5 + 3. 2 - tan30f )(sin45° -6.44)1*2 -1(45。十牛3。1+1/GOS30" +If22I f2=6m锚杆固定端长度：Rk&NkK4:锚杆抗拔安全系数() 珠：锚杆轴向拉力标准值时：极限抗拔承载力特征值d:锚固体直径（150mmq茸ik:锚固体与第i层土的极限粘结强度标准值li

16、：锚杆的锚固段在第i层中的长度。）第一排锚杆:i = ndqslkh = n h=4m因，锚杆锚固段在填土中的长度为id1二以二=Rki= n+1001d3）得ld:=所以，第一排锚杆的锚固长度为+=）第二排锚杆：6s in 300 =3m,第二排锚杆锚固段在填土中的长度:5 8 - 6sin30a 第二排锚杆锚固段在第二层土中的锚固长度:一 工-或 jjin3r =.-= +100 ）欣二所以，第一排锚杆的锚固长度为+=第一排锚杆总长度L产+8=,设计长度23m第二排锚杆总长度=6+二,锚杆长度取，设计长度24m.九)桩身设计：已知单位宽度最大的弯矩 M =,支护桩直径D=,桩间距，选用C3

17、0 混凝土，基坑为一级支护基坑。桩身弯矩设计值M=YMfM' Sh=混凝土强度设计值：九二14 钢筋强度设 计值：.N '支护桩的截面积：A=tt/二3一 14x500二785005/,混凝土面层厚度50R主筋所在的半径-1 一.=s=M/(fc x ax r尸0/=查表可得，入二6 923, E = 0.148=(s X fc X A)/ fy 二 inm'初步设计 13 根直径 22mmi勺 HRB40cs筋。主 筋面积为As =十)桩锚设计验算：抗倾覆安全系数：抗倾覆力矩S -倾覆力矩第一排锚杆锚固力：/二nd Lq3ilkli=第二排锚杆锚固力：=2 - nd Eq.iJ 1二第一排锚杆材料抗力：-360x-)(：. j=.第二排锚杆材料抗拉力：T2 = 360xnx222/1000=.锚杆轴力取锚杆杆体与土层间的锚固力与锚杆材料抗拉力最小值。取，轴力小 二 胃” 二 160.77kpa马4”二 303.95kg.1. O1.3填土：填土顶部主动土压力强度：P 上; 、 P 下，ai=