基坑支护设计计算——土压力

1、基坑支护设计计算1基坑支护设计的主要内容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,按规范设定桩长为16.8m，桩直径设定为0.8m，嵌固深度站定为7.8m,插入全风化岩3.0m。2.1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JGJ 120-991.计算依据和计算公式 主动土压力系数： 被动土压力系数： (1)支护结构水平荷载标准值eajk按下列规定计

2、算：1） 对于碎石土及沙土：a)当计算点深度位于地下水位以上时： b)当计算点深度位于地下水位以下时： 式中第i层土的主动土压力系数； 作用于深度zj处的竖向应力标准值； Cik三轴实验确定的第i层土固结不排水（快）剪粘聚 力标准值； zj计算点深度； mj计算参数,当时，取zj,当时，取h； hwa基坑外侧水位深度； 计算系数，当时，取1，当时，取零； 水的重度。 2）对于粉土及粘性土： （2）基坑外侧竖向应力标准值按下列规定计算： （3）计算点深度zj处自重应力竖向应力 1）计算点位于基坑开挖面以上时： 式中深度zj以上土的加权平均天然重度。 2）计算点位于基坑开挖面以上时： 式中开挖面以

3、上土的加权平均天然重度。（4）第i层土的主动土压力系数Kai应按下式计算 式中三轴实验确定的第i层土固结不排水（快）剪摩擦角标准值。（5） 第i层土的土压力合力Ea按下式计算 式中第i层土土层顶部的水平荷载标准值； 第i层土土层底部的水平荷载标准值； hi第i层土的厚度； Sh锚杆的水平间距。 2.2各层土的水平荷载计算 （1）人工填土层（3.6m） 基坑外侧竖向应力标准值： 水平荷载标准值： 水平合力： 水平荷载作用点离该土层底端的距离： (2)淤泥质土层（0.9m）基坑外侧竖向应力标准值：水平荷载标准值：水平荷载：水平荷载作用点离该土层底端的距离：（3） 粉质粘土层（2.2m） 基坑外侧竖

4、向应力标准值： 水平荷载标准值： 水平荷载： 水平荷载作用点离该土层底端的距离： （4）可塑粉质粘土层 残积可塑粉质粘土层（2.8m）分成两部分（开挖面以上2.3m和开挖面以下0.5m）1）按照规范：基坑开挖位于地下水位 对于粉土及粘土： 深度Zj以上土的加权平均天然重度： 2） 基坑外侧竖向应力标准值： 水平荷载标准值： 水平荷载： 水平荷载作用点离改土层底端的距离： 4.2.3 水平抗力计算基坑底面以下水平抗力计算的土层为：第4层土（可塑粉质粘土层0.5m）、第五层土（硬塑粉质粘土层4.3m）、第6层土（全风化岩层0.3m）。计算依据和计算公式：土层水平抗力计算依据建筑基坑支护技术规程JG

5、J120-99（1） 基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算：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算：式中作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值 Kpi第i层 土的被动土压力系数。 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）作用与基坑地面以下深度Zj处的竖向应力标准值按下式计算： 式中深度Zj以上土的加权平均天然重度。（3） 第i层土的被动土压力系数Kpi应按下式计算 （4） 第i层土的水平抗压力Ep为： 式中epik第i层土土层顶部的水平抗力标准值； epik 第i层土土层底部的水平抗力标准值； hi 第i层土的厚度； Sh 预应力锚索的水

6、平距离。4.2.4 各层水平抗力计算（1） 可塑粉质粘土层 作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值： 水平抗力标准值： 水平抗力： 水平抗力离该土层底端的距离： （2） 硬塑粉质粘土层作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值：水平抗力标准值：水平抗力：水平抗力离该土层底端的距离：（3） 全风化岩层作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值：水平抗力标准值：水平抗力：水平抗力离该土层底端的距离；由以上计算步骤可得K12的水平荷载、水平抗力如下图所示4.2.5支点力计算（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：由可得： 71.01=65.

7、1+（80.4-65.1）/0.5 求得；（2） 计算支点力Tc1：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：其中，设定弯矩零点位置以上第4层土的水平荷载其作用点离设定弯矩零点的距离：1 合力之和：各土层水平荷载距离设定弯矩零点的距离为：按上述计算方法可得：合力作用点至设定弯矩零点的距离：2 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：设定弯矩零点以上的水平抗力包含第四层土。水平抗力水平抗力作用点离设定弯矩零点的距离3 计算支点力Tc1设定锚杆插于离地面3m的位置处，则ht1=6m支点力为：4.2.6嵌固深度验算验算准则为：，则嵌固深度设计符合基坑的受理要求。1 基坑

8、外侧水平荷载标准值合力之间之和：各土层水平荷载距离桩底面的距离为：按上述计算方法可得：的作用点距离桩底的距离ha；2 基坑内侧水平抗力标准值合力之和：各土层水平荷载距离桩底面的距离为：按上述计算方法可得：的作用点距离桩底面的距离hp：3 嵌固深度验算满足要求4.2.7灌注桩结构设计灌注桩直径800mm,砼强度C25，受力刚劲采用II级刚劲，综合安全系数为1.4，桩中中间距1000mm。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800mm的圆柱桩转化为宽为1000mm墙厚为h：取h=700mm4.2.8桩身最大弯矩的计算由表4-1已算出的Eai,Epi及T=249.61KN可以知道剪力

9、为零的点在基坑底上部的主动土压力层中，且在第三层土中。所以设剪力为零的点在4.5m以下x米令xm=4.5+x xm为基坑顶到剪力为零的点的距离，则有：剪力为零的土压力：此层的土压力因为距基坑顶为xm处的剪力为零，则有：整理得：5.585x2+27.28x=75.59解得：x=1.974m由于最大弯矩点就是剪力为零的点，即xm,所以xm=4.5+1.974=6.474最大弯矩可表示为：将数据代入解得：Mmax=373.67KN/m4.2.9桩身的配筋计算 则此桩的配筋可转化为截面为b×h=1000mm×700mm的矩形截面梁进行配筋。所以有:环境类别为二级，砼强度C25，钢筋采用HRB335的II级钢筋。由于环境类别为二级，砼强度C25此梁的最小保护层厚度为50mm则有：h0=700-50=650mm有砼及钢筋的等级查表可得，混凝土轴心抗压强度设计值钢筋强度设计值混凝土轴心抗拉强度设计值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矩形应力图受压区高度与中和轴高度的比值