悬臂式和单层支护结构设计

悬臂式和单层支护结构设计第1页/共27页主要内容1悬臂式支护结构设计2单层支撑支护结构设计3多层支撑支护结构设计4支撑体系计算第2页/共27页1悬臂式支护结构设计对于有多层土的情况，应根据朗肯-库仑土压力理论分层计算主动土压力和被动土压力,在此基础上确定如图所示的计算简图。根据此简图分别求出嵌固深度、最大弯矩截面位置及最大弯矩值，进行配筋设计或承载力计算，计算支护结构顶端位移。第3页/共27页第4页/共27页1悬臂式支护结构设计图中，C点表示土压力为零的位置；D点表示剪力为零即最大弯矩值的位置。第5页/共27页1悬臂式支护结构设计1.1嵌固深度1.2最大弯矩及其位置1.3配筋计算1.4支护结构顶端的水平位移值1.5举例第6页/共27页1.1嵌固深度悬臂式支护结构嵌固深度设计值hd可预设为(0.7-1.2)h,由此可得hp，ha，∑Epj，∑Eai，通过作用在支护结构上所有土压力对底端力矩平衡的原理，采用下式进行验算。第7页/共27页1.1嵌固深度hpΣEpj-1.2γ0haΣEai≥0式中ΣEpj-桩、墙底以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和；hp-合力ΣEpj的作用点至桩、墙底的距离；ΣEai-桩、墙底以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；ha-合力ΣEai的作用点至桩、墙底的距离；γ0-基坑重要性系数。在实际工程设计中，必须对抗滑移、抗倾覆、抗隆起和抗管涌等同时进行验算，故上式一般取hpΣEpj=2haΣEai第8页/共27页1.2最大弯矩及其位置悬臂式支护结构最大弯矩Mmax位于基坑开挖面以下y处（如图所示），Mmax按下式求解。Mmax=Eayi-Epyp式中，yi-剪力V=0以上各层土主动土压力合力Ea对剪力为零处的力臂长度；yp-剪力V=0以上各层土被动土压力合力Ep对剪力为零处的力臂长度；第9页/共27页第10页/共27页1.2最大弯矩及其位置剪力为零的位置D距基坑开挖面的距离y,可按D点以上主动土压力的总和Ea等于D点以上被动土压力的总和Ep求得。第11页/共27页1.3配筋计算悬臂式支护结构宜按计算弯矩图配筋，当地质条件或其它影响因素较为复杂时，也可按最大弯矩断面的配筋贯通全长。第12页/共27页1.3配筋计算配筋应满足下式条件

1.25γ0Mc<Mu1.25γ0Vc<Vu式中

Mc——每延米宽度支护结构截面弯矩计算值；

Vc——每延米宽度支护结构截面剪力计算值；

Mu——每延米宽度支护结构截面受弯承载力；

Vu——每延米宽度支护结构截面受剪承载力。

第13页/共27页1.4支护结构顶端的水平位移值支护结构顶端的水平位移值按下式计算

S=++θ(h+y)式中h——基坑底以上的结构长度；y——剪力为零处，即D点至基坑底的距离；——悬臂梁上段结构柔性变形值（如图所示）；θ——下段结构在最大弯矩Mmax作用下产生的转角（如图所示）；——下段结构在最大弯矩Mmax作用下在D点产生的水平位移（如图所示）。第14页/共27页第15页/共27页1.4支护结构顶端的水平位移值关于上段结构柔性变形值，假定以剪力为零处为固定端并按悬臂梁进行计算。对下段结构，在最大弯矩作用下产生的转角θ和位移，则可按《建筑桩基技术规范》中推荐的m法进行计算。第16页/共27页1.5举例北京东郊某深基坑支护工程,土的物理力学指标为:γ=19.5kN/m2,c=18kN/m2,=300,采用人工挖土桩,基坑开挖深度为10m,求插入深度hd。第17页/共27页2单层支撑支护结构设计对于单层支撑支护结构，较合适的计算方法是等值梁法。第18页/共27页等值梁法的基本原理和假定对如下图(a)所示连续梁,在均布荷载下有图(b)弯矩图形。如果在反弯点c处截断并设一自由支承，则ab梁分为ac、cb两段，cb段为一端铰支、一端固定的超静定梁。由于两段梁上的弯矩不变，故将ac、cb梁称为等值梁或假想梁。第19页/共27页第20页/共27页等值梁法的基本原理和假定等值梁法的关键是如何确定反弯点的位置。对单锚或单撑支护结构，地面以下土压力为零的位置（即主动土压力等于被动土压力的位置）与反弯点位置较接近。为了简化计算，假定土压力为零的位置即反弯点位置。按等值梁法计算时，一般将支护结构的嵌固段按固定端设计。但是，当土体很弱时，应按简支端设计。第21页/共27页第22页/共27页用等值梁法计算单锚支护结构的步骤（1）计算土压力，绘出如下图所示土压力分布图形；（2）根据下式确定基坑底面以下弯矩零点位置至基坑底面的距离hc1。

ea1k=ep1kea1k——水平荷载标准值；

ep1k——水平抗力标准值；第23页/共27页第24页/共27页用等值梁法计算单锚支护结构的步骤（3）支点力Tc1可按下式计算式中Eac——弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；

ha1

——合力Eac作用点至弯矩零点的距离；Epc——弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和；

hp1

——合力Epc作用点至弯矩零点的距离；

hT1

——支点至基坑底面的距离；

hc1

——基坑底面至弯矩零点位置的距离。第25页/共27页用等值梁法计算单锚支护结构的步骤（4）嵌固深度设计值hd可按下式确定（5）计算内力和配筋单层支撑支护结构