基坑设计计算实例

1、v1.0可编辑可修改锚杆设计举例某高层建筑的基坑开挖深度 H= 13m 土质为砂土与卵石等，其主动区土的平均重度a = 19KN/m，内摩擦角a = 40°,被动区的 p 19.5KN/m3, p 45o,各层土的内聚力以零计，地面荷载q= 10kN/m。若决定采用 800mn钻占孔桩（桩距）与一层锚杆的基坑支护方案，试进行锚杆设计。设计过程1、土层锚杆布置in吋-E77F p/ E护桩入土深度计算 土层锚杆头部距地面，水平间距，锚孔孔径140mm锚杆向下倾斜13°152、计算护桩入土深度主动土压力系数:Katg245°40o20.217被动土压力系数:Kptg2

2、45°45o25.83主动土压力：Ea1Ka 2.062 13 t地面荷载引起压力:Ea2 q H t Ka 2.17 13被动土压力：Ep0，得:1 2 2-pt Kp 56.843t， Mb(13+t) 2X 2/3(13+t) +(13+t) X (13+t)(2/3t+13 =0解三次方程t=，最后取护桩入土深度t=;关于护桩的入土深度可用试算 法确定。3、锚杆所承受的水平力Th由护桩入土深度t =，可知道每延米的主动与被动土压力:Eai=x 19X( 13+) 2X=( kN/m)Ea2= 10X( 13+)X=( kN/m)&=xxx= 301 (kN/m)由 M

3、d 0,可求出锚杆所承受的水平力每延米 T h：t'.c cc, LL2.3L13 2.3 L13 2.3 门Th13 2.34.5EpEa1 Eg?0333得：Th 229.9(KN/m)。由于锚杆的水平间距为，贝U每根锚杆实际承受的水平力为:Th1.5Th' 1.5 229.9 344.8( KN)4、锚杆承载力Tu锚杆的轴向拉力设计值为：Nt卫竿 353.8(kN)cos13 cos13若取锚杆抗拔安全系数K=，则锚杆的极限抗拔力为：TuK Nt 1.5 353.8 530.7KN5、锚杆非锚固段长度L0锚固段地层为稍密的土层,BE=( 13+) tg (45°

4、 37° /2 )=在 BEF中，由正弦定理有:qlJKN/ng£incoAinr锚杆长度计算图BE/sin / BFE=BF/sin/BEF, / BFE=(90° -13 ° ) + (45° -37 ° /2 )= / BEF=90 - (45° -37 ° /2 ) =°则：BFsin103.5o5.38 sin 63.5°，由此非锚固段长度Lo=。6锚杆锚固段长度Le初选锚固段长度为Le,0点为锚固段中点,有:BO=BF+FO+5+LLe22h=4.5+BOsin13 04.55 T

5、sin130(1)CKo h tg 0 1Le缈19 h tg37o353.8D 3.14 0.1419 h tg370解得：Le= 12m锚杆总长度为17m7、拉杆材料选择查表9-5,选择n级冷拉钢筋做拉杆材料，其 fk= 430MPa则所需钢筋截面面积：A 吐 3538KN 823(mm)2fk 430 MPa由此，用单根 35mnffi级冷拉钢筋，其横截面积为 962mm8、锚杆支承腰梁的设计对支承腰梁进行抗弯验算时，可将两桩之间的一段槽钢简化为一简支梁， 支 点在两边的挡土桩上，锚杆荷载作用在梁的中点，最大弯矩发生在梁的中点:M=P L/4=NtX 4= m2取钢材 W 17kN/cm

6、2，则有：Wx132.7 10780.6cm217经查表，采用2根28C的槽钢背靠背布置，间距25cm其WQ 2* =( cm3)，强度满足要求。9、深部破裂面稳定性验算假定0，则Eah和Elh看作是水平向作用力:acrtg 13 2.3 弋 37.8。5 122 COS130cin看匸一-/深部破裂面稳定性验算G 7.0513 2.32EahEa1Ea21.510.67 1.5 19 3393.7(kN)773.7(kN)E1h=x 19XX +10XX则由有关公式可得:Th maxEahE1hGEjhtgEahtgtgHtg tg773.7 175.2 3393.7 tg 40°

7、 37.8°727.7( kN)13tg13otg 40° 37.8°KsTh maxX"727.72.111.5344.8深部破裂面稳定性无问题。单撑（单锚）板桩墙设计实例-按“自由支座”设计:某基坑工程深6m （地表均布超载40KN/m）按(!)= 30°，丫 = 17kN/m, C=0,桩顶拉锚。试进行板桩墙的支护设计。设计过程1.绘土压力分布简图，得 Ka=, Kp=2.假设11值，并取n=。3怖2 Ht112取 Ma 0, Ka t12Kp22t10 ,试算得ti = 4m>若不考虑n=，即容许变形足够大时,或被动土压力乘以增大

8、系数，则t13.求支撑力RaRa Ea Ep 2 H4、求最大弯矩 Mmax2 2t1Ka-t12Kp2 2=17/2(6+4)- 17/2 4 - 3 = m设距地表为h处作用在板桩上的剪力为零:2Ra 2h Ka0,h J58.654.73m 6m，可用。贝UV17 0.309M max Ra hh317 4 733孑 Ka 58.65 4.73O.309 185術m2325、板桩截面尺寸如为钢材取W 12叹m： , W牛 桔1542吆max按表选用：实际入土深度t = = x 4=,而支拉力Ra在设计时也应适当增大,R, 1.35Ra计 1.35 58.65 80 k%。单撑（拉锚）板桩

9、设计例题-按“固定支座”设计，已知条件同前。设计过程1、绘土压力分布与等值梁弯矩图Ka 0.309Kp 3 , eaHKa 17 6 0.309 31*%1、求 to : toeaKp Ka0.689m2、取d点为等值梁下端支点MdRat 电Hlo23toeato2lto0，代入已知数得,Ra 38.8 kNmPoeato20,Po 66.7 kNm3、Mmax最大弯矩的作用点:Ra2.,-*af 2 38.8V17 0.3093.84m 6m 可用;h3Mmax Ra h VKa38.83.84176l 0.30999.4 kNm4、计算板桩的最小入土深度t1Kp Ka xf 36PoKp

10、KaJ 6 66.7 二 2.96mV17 3 0.309ti=to+X=+= t=t 1= 取 t=,则板桩全长 6+=0 74 99 43 /5、板桩截面尺寸：W613cm/ （选择）12/ m& Ra 1.35Ra计 52.38 k%。（完毕）多层锚杆支护设计实例某大厦基坑工程，地面荷载 q= 10kN/m，平均©= 30°（不考虑C）, 丫 =19kN/m3。设计锚杆3层，第一层距地面5m第二层12米，第三层18m基坑总深。试做支护设计。设计过程 1、绘土压力分布图。Kaeq = Kaq = x 10=ea = KaH =x 19X =ea +eq =2、求

11、 Rb试求出基坑面以下5+7+二以下弯矩为零处y的值。查表y = = X= 1m eEa=x 10X +19XXX 2+1 XX=+= 572kNM 01041.3 竽 112 5489.8 L 1340.9 -Rb 70.5 1RB = 336 KNR01EaRb5723362363、求 RC开挖总深度=X =Ea 10 0.33 18.519 0.33 童3.3190.3318.51.482=+ 1073+Mo261.1罟皿1073 罟1.4888.31.48Rc 6.51.48336 13.5 1.480RC 490.5 kNR02 = Ea 一 Rb - RC =4、求 RD基坑开挖深

12、，则y=X =Ea 10 0.33 23.5 19 0.3323.52150.61.88:+=Mo30 :23.577.61.881731.32甩 EaRbRcRD 1950.5 33623.51.8832141.6 -31.88 Rb 18.5490.5 6291.88Rc 11.5 1.88 Rd 5.5 1.880495kN各支点水平力求出后，可进行锚杆设计。5、求最大弯矩（按简支梁计算）MB处:1.00.33 5 -19 0.3352541.25 130.6171.8kN mM处:MC 1.00.331212 1920.33122123362043.6 2325308.4kN mMd处

13、:1.00.33 18 182190.33182336 13 490.5 63计算出的弯矩值6、桩入坑下深度KpKaKaX1,2534.6 6094.44368 2943682kN mM、MD偏大。（应折减）6PoKa6 495Kp7.7m，则 t = +=Ka H x Ka H hi 0 （盾恩公式）J Ka H 2 4 Kp Ka2 Kp KaKa H hi5.70m , t=以逐层开挖支承力（锚固力）不变计算多层挡土墙较符合实际。钻孔灌注桩抗弯设计已知钻孔灌注桩 1000, C25混凝土，配1625,1级热轧钢筋，求该桩能承受的弯矩设计值。解:r = 500mm纵筋16根1 、查表得：fem 13.5N/mm2,fy 210N/mm25cm和钢钢筋分布半径应由桩半径减去灌注桩混凝土保护层厚度（不小于 筋半径即 rs = 500-50- 25/2 =( mm2、求桩与钢筋截面积50027.854 105mm2As16252/4则得：fyAs210fem A13.53、求a和at0.750.1556J110.757.854 103mm2A r23784050.1556