支护结构的设计

4.6基坑支护结构设计原理与计算2021/6/2714.6.1支护结构的破坏形式柔性挡土结构：钢板桩、钢筋混凝土桩、地下连续墙刚性挡土结构：搅拌桩水泥土墙和旋喷桩帷幕墙一.柔性支护结构破坏形式（一）强度破坏：1、支护结构的倾覆破坏过大的地面荷载，或土压力过大引起拉杆断裂，或锚固部分失稳，腰梁破坏2、支护结构底部向外移动：支护结构入土不够，或挖土太深，水的冲刷2021/6/2722、坑底隆起地基土软弱、挖土深度过大或地面存在大量超载。（二）稳定性破坏1、墙后土体整体稳定失稳开挖深度很大，地基土十分软弱地面大量堆载锚杆长度不足3、支护结构受弯破坏支护结构截面不足或对土压力估计不足2021/6/2733、管涌或流砂坑底土层土层为无粘性细颗粒土：粉砂、粉土，并且坑内外存在较大水位差时。二.重力式支护结构破坏形式（一）强度破坏：水泥土抗剪强度不足，产生剪切破坏。（二）稳定性破坏：1、倾覆破坏：水泥土挡墙截面不够大，支护结构在土压力作用下整体倾覆失稳。2、滑移破坏：水泥土挡墙与土之间抗滑力不足以抵抗墙后的推力时，会产生整体滑动破坏。2021/6/2744.6.2支护结构类型及适用条件1、钢板桩施工：用打入或振动打入法就位，可回收。软土地区用钢板桩，打入时会产生挤土作用；常引起周围土体隆起，拔出时会带出土体，形成比钢板桩打得多的孔洞，易造成周围地面下沉，在建筑密集的地区慎用。2、钢筋混凝土板桩预制钢筋混凝土构件，打入法就位，相互嵌入，刚度大，不透水，一次性使用。3、钻孔灌注排桩桩和桩之间用旋喷桩或压力注浆进行防渗堵水处理，排桩顶部浇筑一根钢筋混凝土圈梁，将排桩连成整体。2021/6/2754、水泥土深层搅拌桩（重力挡墙）特点：不设置支撑；不用钢材，造价低；不渗水。但为了保持稳定，一般宽度很大。5、地下连续墙：用于较深基坑，如地铁、车站或多层地下停车场。其刚度与强度都好，但造价高。6、围筒式支护：由水泥土搅拌桩或素混凝土桩排列成拱形，拱角处设置钢筋混凝土桩。2021/6/2764.6.3支护形式的设计原理一、承载力极限状态1、抗剪破坏：桩所承受的剪应力支护结构的抗剪强度2、抗倾覆：支护结构承受的被动土压力支护结构承受的主动土压力3、抗滑动：对墙后土体滑动面上地基土受到的剪应力地基土的抗剪强度2021/6/2774、抗弯：支护结构截面所受的弯矩抗弯刚度二、正常使用极限状态若支护结构在侧向土压力作用下产生位移，则地面必然产生沉降，从而影响在建工程或临近建筑正常使用如果侧移过大，还会引起周围建筑物下沉、倾斜、开裂、门窗变形以及地下管道设施受损、造成断电、断水、断气。2021/6/2784.7悬臂结构、单点支撑结构设计原理和计算方法悬臂结构、单点支撑、多点支撑一、悬臂支撑（一）支护结构侧向土压力分布特点：入土深度不同，变形情况不同1、插入深度较深，支护结构向坑内倾斜较小时，桩端处无位移。2、插入深度较浅，达到最小插入深度12它上端向坑内倾斜较大，下端向坑外位移，当失稳2021/6/2793、第一种情况入土深度确定，所有力对桩尖取矩基坑重要性安全系数最大弯矩在剪力为零处4、第二种情况2支护结构绕一点c转动，B点向外移动。从力的平衡，B点受到向坑内的被动土压力和向坑外的主动土压力。2021/6/27102021/6/2711二、单点支护结构计算单支点支护结构随入土深度不同，将发生不同变形，而支护结构变形反过来又影响土压力分布。1、第一种状态（单支点浅桩）这种状态的支护结构插入坑底深度较小，桩身入土部分位移较大。2021/6/2712不考虑支护结构物自重及基坑面的应力，求最小入土深度Dmin和支撑或锚杆反力R。这种状态的支护结构插入坑底深度较小，桩身入土部分位移较大。2021/6/27132、单点深桩这种状态的支护结构入土较深，坑底部分出现了反弯矩，这时桩体弯矩小，坑底部分位移也小，稳定性也好。嵌固端最小入土深度Dmin2021/6/2714计算模型：桩下端当作固定端，用等值梁法计算B反弯点2021/6/2715支护结构下端固定时，土压力0值点B和反弯点位置很接近，近似以B点作为零弯矩点.计算模型：桩下端当作固定端，用等值梁法计算单点深桩可以简化为B点相联的简支梁。2021/6/27161）求B点位置：当支护结构下端固定时，土压力零点B与弯矩零点位置很相似可近似以B点为零点2021/6/27172）求

3）由静力平衡条件2021/6/27184）桩身总长：5）求出的位置由静力平衡条件4）B点以下深度系数，取1.1～1.2

得到Mmax2021/6/27194.8多点支护结构计算4.8.1