基坑支护工程基坑支护荷载计算

基坑支护工程基坑支护荷载计算第1页，共49页，2023年，2月20日，星期四第二章作用于支护结构的荷载一、荷载分类荷载分类永久荷载：土体自重、土压力可变荷载：汽车、吊车、堆载偶然荷载：地震力、爆炸力、撞击力1.荷载分类第2页，共49页，2023年，2月20日，星期四2.作用于支护结构上的荷载作用于支护结构的荷载土压力建筑物、结构物荷载支护结构为主体一部分，考虑地震力水压力施工荷载温度引起的附加荷载3.基坑设计基本要求（1）承载能力极限状态：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和周边环境破坏。（2）正常使用极限状态：支护结构的变形妨碍地下结构施工，或者影响周边环境的正常使用功能。

支护结构均应进行承载能力极限状态的设计计算，一级基坑和对变形有限定的二级基坑，还要进行支护结构和周边环境的变形计算。第3页，共49页，2023年，2月20日，星期四二、土压力建筑物填土挡土墙地下室地下室外墙桥台道路挡土墙第4页，共49页，2023年，2月20日，星期四主动土压力和被动土压力的产生，前提条件是支护结构存在位移；当支护结构没有位移时，则土对支护结构的压力为静止土压力。土压力的分布与支点的设置及其数量都有关系；悬臂支护桩土压力的实测值与按朗肯公式计算值的对比，非挖土侧实测土压力小于朗肯主动土压力，即计算结果偏大。土的内聚力C、内摩擦角φ值可根据下列规定适当调整：在井点降低地下水范围内，当地面有排水和防渗措施时，φ值可提高20%；在井点降水土体固结的条件下，可考虑土与支护结构间侧摩阻力影响，将土的内聚力c提高20%。

第5页，共49页，2023年，2月20日，星期四1.静止土压力z地下室外墙—静止土压力强度（kN/m2)（经验公式）静止土压力合力大小HP0(kN/m)H/3三角形形心处，距底面H/3处或查表K0

—静止土压力系数作用点位置第6页，共49页，2023年，2月20日，星期四2.主动土压力（无粘性土）zHPaH/3墙体移动方向（离开土体）Ka—主动土压力系数，Ka<K0三角形形心处，距底面H/3处方向水平作用点位置主动土压力合力大小第7页，共49页，2023年，2月20日，星期四3.被动土压力（无粘性土）zHPpH/3墙体移动方向（挤压土体）Kp—被动土压力系数。Ka<K0<Kp三角形形心处，距底面H/3处方向水平作用点位置被动土压力合力大小第8页，共49页，2023年，2月20日，星期四4.主动土压力、被动土压力、静止土压力关系土压力P位移PaP0PpPa<P0<Pp第9页，共49页，2023年，2月20日，星期四5.朗肯土压力理论

假设：

墙背垂直、光滑、墙后填土水平。第10页，共49页，2023年，2月20日，星期四主动土压力强度主动土压力系数被动土压力强度被动土压力系数极限平衡条件（1）主动土压力第11页，共49页，2023年，2月20日，星期四Hp0ABA点B点如果p0=0A点B点位于如果C=0(无粘性土）A点B点PaPa土压力合力Pa压力图形面积（三角形或梯形）P0=0时均质土第12页，共49页，2023年，2月20日，星期四成层土P0BCH1H2A主动土压力合力？第13页，共49页，2023年，2月20日，星期四墙后填土有地下水BCH1H2Az0土压力合力压力图形面积水压力合力排水口第14页，共49页，2023年，2月20日，星期四已知条件如图求：作用在墙上的主动土压力Pa0.546m4.2Pa1.82例题第15页，共49页，2023年，2月20日，星期四解：主动土压力合力Pa作用点：方向：水平例题第16页，共49页，2023年，2月20日，星期四（2）被动土压力Hp0ABA点B点如果p0=0A点B点如果C=0(无粘性土）A点B点PpPp土压力合力Pp土压力方向水平土压力作用点土压力分布图形形心压力图形面积（三角形或梯形）第17页，共49页，2023年，2月20日，星期四6.库伦土压力（1）思路：（2）假定把墙后达到极限平衡的滑动土楔体视为刚体，从滑动土楔体的静力平衡条件得出土压力理论。（1）填土无粘性(C=0)（2）滑动面为一通过墙踵的平面第18页，共49页，2023年，2月20日，星期四（3）主动土压力Pa（属平面应变问题，取1m长分析）ABC—破坏面与水平面的夹角WP—墙土间摩擦角，也称为外摩擦角—土的内摩擦角—填土坡角W土楔体自重W，大小、方向已知RR破坏面BC上的反力R，大小未知，方向已知P土压力P，大小未知，方向已知—墙背倾角第19页，共49页，2023年，2月20日，星期四WRP由正弦定理ABCWPRDH由正弦定理第20页，共49页，2023年，2月20日，星期四WRPABCWPRD即其中是假设的滑动面与水平面的夹角H第21页，共49页，2023年，2月20日，星期四求极值，令求出破坏角代入上式得即土压力强度（沿墙高）三角形分布第22页，共49页，2023年，2月20日，星期四（2）被动土压力PpABCWPRABCWPRWPR得若与朗肯公式相同第23页，共49页，2023年，2月20日，星期四朗肯土压力理论：根据半无限弹性体的极限平衡条件求出土压力因此，假定墙背垂直、光滑、墙后填土水平

因不计墙土间摩阻力，求得的Pa偏大，这在挡土墙设计中是偏于安全的，求得的Pp偏小，这在桥台设计中也是偏于安全的。第24页，共49页，2023年，2月20日，星期四库仑土压力理论：根据墙后土楔体的极限平衡条件求出土压力因此，墙背可以不垂直、不光滑、墙后填土不水平但因假定破坏面是平面，与实际的曲面有出入。通常，计算主动土压力误差在2~10%，满足工程所需的精度要求；但被动土压力计算结果误差较大。并且，上面的公式只适用于无粘性土。第25页，共49页，2023年，2月20日，星期四三、特殊情况下土压力的计算1、地面局部荷载（1）集中荷载按布辛奈斯克解：Spangler修正解：第26页，共49页，2023年，2月20日，星期四（2）线荷载按布辛奈斯克解：实测修正解：第27页，共49页，2023年，2月20日，星期四近似解：第28页，共49页，2023年，2月20日，星期四（3）条形荷载按太沙基公式修正解：朗肯近似解：第29页，共49页，2023年，2月20日，星期四地面附加荷载传至n层土底面的竖向荷载qn（1）地面满布均布荷载q0时，任何土层底面处：（2）离开挡土结构距离为a时第30页，共49页，2023年，2月20日，星期四(3)作用在面积为与挡土结构平行）的地面荷载，离开挡土结构距离时。第31页，共49页，2023年，2月20日，星期四四、水压力水压力，主要根据土质情况确定如何考虑水压力的问题。对于粘性土，土壤的透水性较差，此粘性土产生的侧向压力可采用水土合算的方法，即侧压力为相应深度处竖向土压力与水压力之和乘以侧压力系数。对于砂性土，采用水土分算，即侧压力为相应深度处竖向土压力乘以侧压力系数与该深度处水压力之和。第32页，共49页，2023年，2月20日，星期四对比砂土简化计算，将水压力与土压力分别计算，并把水看作是：主动压力=静止压力=被动压力=第33页，共49页，2023年，2月20日，星期四悬臂支护桩土压力分布第34页，共49页，2023年，2月20日，星期四第35页，共49页，2023年，2月20日，星期四第36页，共49页，2023年，2月20日，星期四第37页，共49页，2023年，2月20日，星期四第38页，共49页，2023年，2月20日，星期四第39页，共49页，2023年，2月20日，星期四第40页，共49页，2023年，2月20日，星期四第41页，共49页，2023年，2月20日，星期四第42页，共49页