《基坑支护中断面支护的结构设计计算案例》12000字

基坑支护中断面支护的结构设计计算案例目录TOC\o"1-2"\h\u27485基坑支护中断面支护的结构设计计算案例 1145591AB断面支护结构设计计算 2113171.1AB断面计算数据 2179371.2土压力的强度以及支撑轴力的计算 218065仅计算反弯点以上部分的土压力，以此计算R2 876221.3桩长以及桩身最大弯矩的计算 91339ℎat=1.282m 11251051.4支护桩的配筋 12170561.5抗倾覆稳定性验算 13270531.6抗隆起稳定性验算 14206231.7抗突涌稳定性验算 1495342BC断面支护结构设计计算 15294052.1BC断面计算数据 15122652.2土压力的强度以及支撑轴力的计算 1511325仅计算反弯点以上部分的土压力，以此计算R2 20279732.3桩长以及桩身最大弯矩的计算 2122225由R1=Ea1+Eat 266722.4支护桩的配筋 2436422.5抗倾覆稳定性验算 252822.6抗隆起稳定性验算 26243692.7抗突涌稳定性验算 26122153CD断面支护结构设计计算 2843413.1CD断面计算数据 28315483.2土压力的强度以及支撑轴力的计算 2816142仅计算反弯点以上部分的土压力，以此计算R2 3396233.3桩长以及桩身最大弯矩的计算 3428208ℎat=1.011m 35105543.4支护桩的配筋 37238843.5抗倾覆稳定性验算 38262293.6抗隆起稳定性验算 3871823.7抗突涌稳定性验算 3911424DA断面支护结构设计计算 40313174.1DA断面计算数据 40274904.2土压力的强度以及支撑轴力的计算 4016493主动土压力计算与上述土压力计算结果相同 42102814.3桩长以及桩身最大弯矩的计算 4624078eat=17.927kPa 47204804.4支护桩的配筋 49282774.5抗倾覆稳定性验算 50267911.6抗隆起稳定性验算 5087154.7抗突涌稳定性验算 5117382Dγℎwγw≥Kℎ 根据土的指标，将计算面可划分为：AB，BC，CD，DA四个断面。图2.1平面图1AB断面支护结构设计计算1.1AB断面计算数据表2.2各土层计算的参数层号土层名称土层厚度土的重度CϕKKKK素填土2.318.010.015.00.5880.7661.6971.302②粘土3.517.7014.021.00.4710.6862.1161.454③软粘土7.216.107.013.500.6200.7871.6081.267④粉质粘土6.418.4015.017.200.5450.7661.8391.355⑤粘土9.419.2031.021.400.4640.6812.1481.4651.2土压力的强度以及支撑轴力的计算根据（1）主动土压力的计算过程：σeσKcKee200.589100.767-3.571e61.40.589100.76720.805e61.40.472140.6879.759e123.350.472140.68739.021e123.350.62170.78865.622e239.270.62170.788137.663e239.270.544150.737107.939e357.030.544150.737171.948（2）被动土压力的计算过程：eσKcKee01.60971.26817.759e40.251.60971.26882.524e40.251.840151.356114.740e158.011.840151.356331.387（3）净土压力的计算过程：Δ该土层中不存在压力零点，取压力零点位置为基坑底（4）对土压力的合力进行计算：计算不考虑被动土压力方向上的力，合力臂仅计算该土层形心至土层底面距离PPhEaiℎ①020.8051.96320.4200.654②9.75939.0213.585.3651.400③65.622137.6637.2731.8283.175④107.939171.9486.4895.6402.956⑤123.845207.8289.41558.8614.303图2.2AB断面土压力分布图（5）支撑轴力的计算过程：1）工况一：设第一层支撑轴线位置处于地面以下1.5m处，开挖到-6.0m的深度处，计算第一层支撑的轴力R1。主动土压力的计算过程：e主动土压力计算与上述土压力计算结果相同σKcKee200.589100.767-3.571e61.40.589100.76720.805e61.40.472140.6879.759e123.350.472140.68739.021e123.350.62170.78865.622e239.270.62170.788137.663被动土压力的计算过程：eσKcKee01.60971.26817.759e112.71.60971.268199.102e112.71.840151.356248.029e230.461.840151.356464.676计算强度零点的位置（设距离工况二坑底处的距离为x米）：ΔΔ解方程得到x=3.136mee计算主动被动土压力合力以及其位置：以反弯点位置取矩，计算以上部分的土压力，并计算支撑轴力R1PPhEaiℎ①020.8051.96320.4207.290②9.75939.0213.585.3654.536③65.62299.0013.336274.5921.555③(被动)17.759117.8603.136212.6511.182利用工况一条件下的平衡条件，代入主动土合力，被动土合力和力矩，计算得R图2.3工况一土压力分布图2）工况二：设第二层支撑的轴线处于-6m深度处，开挖至-10.2m的深度处，然后计算第二层轴力R2。主动土压力的计算过程：eσKcKee200.589100.767-3.571e61.40.589100.76720.805e61.40.472140.6879.759e123.350.472140.68739.021e123.350.62170.78865.622e239.270.62170.788137.663e239.270.544150.737107.939e357.030.544150.737171.948被动土压力的计算过程：eσKcKee01.60971.26817.759e40.251.60971.26882.524e40.251.840151.356114.740e158.011.840151.356331.387e158.012.149311.466430.451e338.492.149311.466818.302土压力强度零点的位置：由上，土层中不存在零点，取基坑底部为零点位置ee土压力的合力以及作用点位置的计算：仅计算反弯点以上部分的土压力，以此计算R2PPhEaiℎ①020.8051.96320.4208.854②9.75939.0213.585.3656.100③65.622112.6493.336418.9372.143③(被动)00000由上数值代入，R1取自工况一计算，由于反弯点取基坑底位置，此计算得出R2偏小，考虑到桩长和支撑自身安全性，在后续对结构有利而偏不安全的计算中，将R2放大使用RR图2.4工况二土压力分布图1.3桩长以及桩身最大弯矩的计算（1）桩长的计算：假设桩端进入到第五层土的长度为nm，则设嵌固深度的设计值为htm。主动土压力：∑ℎeℎ被动土压力同上EℎeEℎ由静力平衡条件得：(代入求得：n≥0.733m则嵌固深度：取桩长H=24m，此处ht=13.5m，n=5m将n代回上式计算则：ℎEℎ（2）桩身最大弯矩的计算：最大弯矩处剪力为0，且存在于R1与R2之间的最大弯矩：假设剪力Q=0点位eE由得93.21=20.42+9.759t+4.177eEℎMmax1=R2与基坑面之间的最大弯矩：假设剪力Q=0点位于第3层土顶面下t计算方法同上，剪力合为零时eE由得97.182+390.982=20.420+85.365+65.622t+4.999此处代入R2为放大后R2，考虑到R2偏小时，解出t，计算出Mmax2偏小，代回计算得eEℎatMmax2=基坑面下的最大弯矩：假设剪力Q=0点位于第4层土顶面下tm处。eEeE由得125.354+114.74t+16.928t2t代回上式，计算得eEℎeEℎMmax3=R1.4支护桩的配筋桩的抗弯承载力：Mα=1+0.75λ−λ=α弯矩设计值要求：M本工程安全等级为二级，γ0本工程用φ1200灌注桩，桩的中心距是1400mm，采用C30混凝土，最大弯矩为Mmax=1006.318kN⋅m/m，灌注桩采用C30，fc=14.3N/m假设钢筋配置为30Φ25则Aλ=α=1+0.75λ-(1+αM=23f混凝土规范中最小配筋率为ρmin=0.2%，则ρ＞箍筋采用φ14@150，钢筋笼长度超过四米，设置φ16@2000的加强筋。1.5抗倾覆稳定性验算取桩长为24m，此处ht=13.5m，n=5m，对桩底处取矩：∑ℎ∑ℎKs=1.6抗隆起稳定性验算抗隆起计算公式：γNN该基坑为二级基坑，取抗隆起安全系数KγγD=13.5m；h=10.5m；c=31kPa；φ=21.4°；q=20kPaNNKb1.7抗突涌稳定性验算坑底突涌稳定性公式：DγℎγKℎ2BC断面支护结构设计计算2.1BC断面计算数据表2.2各土层计算的参数层号土层名称土层厚度土的重度CϕKKKK素填土2189160.5680.7541.7611.327粘土3.217.715230.4380.6622.2831.511软粘土7.8016.108.014.00.6090.7801.6371.279④粉质粘土6.2018.4016.017.00.5470.7391.8251.350粘土9.819.230220.4550.6752.1981.4832.2土压力的强度以及支撑轴力的计算根据（1）主动土压力的计算过程：σeσKcKee200.56890.754-2.212e560.56890.75418.236e560.438150.6624.668e112.640.438150.66229.476e112.640.61080.78156.214e238.220.61080.781132.818e238.220.548160.740119.797e352.30.548160.740169.380（2）被动土压力的计算过程：eσKcKee01.63881.28020.48e32.21.63881.28073.224e32.21.826161.351102.029e146.281.826161.351310.339（3）净土压力的计算过程：ΔΔ该土层中不存在压力零点，取压力零点位置为基坑底（4）土压力的合力以及合力臂的计算：计算不考虑被动土压力方向上的力，合力臂仅计算该土层形心至土层底面距离PPhEaiℎ018.2361.78416.2670.5954.68829.4763.254.6301.21256.214132.8187.8737.2253.373106.865169.3806.2856.3602.866119.797205.4099.81593.5094.470图2.2BC断面土压力分布图（5）支撑轴力的计算过程：1）工况一：设第一层支撑的轴线处于-1.5m处，开挖到-6m的深度处，然后计算第一层支撑的轴力R1。主动土压力的计算过程：e主动土压力计算与上述土压力计算结果相同σKcKee200.56890.754-2.212e560.56890.75418.236e560.438150.6624.668e112.640.438150.66229.476e112.640.61080.78156.214e238.220.61080.781132.818被动土压力的计算过程：eσKcKee01.63981.28020.480e112.71.63881.280205.083e112.71.826161.351249.022e226.781.826161.351457.332土压力强度零点的位置（设土压力强度零点距地面下-6米处的距离为x米）：ΔΔ利用三角形相似原理，得到x=2.634mee土压力的合力以及作用点位置的计算：以反弯点位置取矩，计算以上部分的土压力，并计算支撑轴力R1PPhEaiℎ018.2361.78416.2677.2294.66829.4763.554.6304.64656.214132.8283.434250.9451.585(被动)20.480205.0832.634145.4271.041利用工况一条件下的平衡条件，代入主动土合力，被动土合力和力矩，计算得R图2.3工况一土压力分布图2）工况二：设第二层支撑的轴线处于-6m深度处，开挖至-10.2m的深度处，然后计算第二层轴力R2。主动土压力的计算过程：eσKcKee200.56890.754-2.212e560.56890.75418.236e560.438150.6624.668e112.640.438150.66229.476e112.640.61080.78156.214e238.220.61080.781132.818e238.220.548160.740119.797e352.30.548160.740169.380被动土压力的计算过程：eσKcKee01.63881.28020,480e32.21.63881.28073.224e32.21.826161.351102.029e146.281.826161.351310.339e146.282.198301.483410.503e334.442.198301.483824.079土压力强度零点的位置：由上，土层中不存在零点，取基坑底部为零点位置ee土压力的合力以及作用点位置的计算：仅计算反弯点以上部分的土压力，以此计算R2PPhEaiℎ①018.2361.78416.2679.595②4.66829.4763.554.6307.012③56.214132.8185.8491.2312.575③(被动)00000由上数值代入，R1取自工况一计算，由于反弯点取基坑底位置，此计算得出R2偏小，考虑到桩长和支撑自身安全性，在后续对结构有利而偏不安全的计算中，将R2放大使用RR图2.4工况二土压力分布图2.3桩长以及桩身最大弯矩的计算（1）桩长的计算：假设桩端进入到第五层土的长度为nm，则设嵌固深度的设计值为htm。主动土压力：∑ℎe∑ℎ被动土压力同上EℎeEℎ由静力平衡条件得：(代入求得：n≥0.927m则嵌固深度：取桩长H=24m，此处ht=13.5m，n=5m将n代回上式计算则：

∑ℎEℎ（2）桩身最大弯矩的计算：最大弯矩处剪力为0，且存在于①R1与R2之间的最大弯矩：假设剪力Q=0eE由R得86.594=16.266+3.877t+4.677t2⇒t=3.453m，第二土层总厚度3.2m，经计算，取t=eEℎMmax1=②R2与基坑面之间的最大弯矩：假设剪力Q=0点位于第3层土顶面下t计算方法同上，剪力合为零时eE由得86.594此处代入R2为放大后R2，考虑到R2偏小时，解出t，计算出Mmax2偏小，代回计算得eEℎMmax2=③基坑面下的最大弯矩：假设剪力Q=0点位于第4层土顶面下tm处。eEeE由得125.354+134.398t+16.799t2t代回上式，计算得eEℎeEℎMmax32.4支护桩的配筋桩的抗弯承载力：Mα=1+0.75λ−λ=弯矩设计值要求：M本工程安全等级为二级，γ0本工程用φ1200灌注桩，桩的中心距是1400mm，采用C30混凝土，最大弯矩为Mmax=924.475kN⋅m/m，灌注桩采用C30，fc=14.3N/m假设钢筋配置为16Φ25均匀布置：则Aλ=α=1+0.75λ-(1+αM=23f混凝土规范中最小配筋率为ρmin=0.2%，则ρ＞箍筋采用φ14@150，钢筋笼长度超过四米，设置φ16@2000的加强筋。2.5抗倾覆稳定性验算取桩长为24m，此处ht=13.5m，n=5m，对桩底处取矩：∑ℎ∑ℎKs=2.6抗隆起稳定性验算抗隆起计算公式：γNN该基坑为二级基坑，取抗隆起安全系数KγγD=13.5m；h=10.5m；c=31kPa；φ=21.4°；q=20kPaNNKb2.7抗突涌稳定性验算坑底突涌稳定性公式：Dγℎw—距离桩端D/2距离内的平均超静水压力水头，降水至基坑下3m，根据水压力曲线，取hw为9γKℎ

3CD断面支护结构设计计算3.1CD断面计算数据表2.2各土层计算的参数层号土层名称土层厚度土的重度CϕKKKK素填土2.5188170.5480.7401.8261.351粘土3.417.71723.60.4280.6542.3351.528软粘土7.116.110150.5890.7671.6981.303④粉质粘土6.818.41517.30.5420.7361.8461.359粘土9.219.228200.4900.7002.0401.4283.2土压力的强度以及支撑轴力的计算根据（1）主动土压力的计算过程：σeσKcKee200.54880.740-0.880e650.54880.74023.780e650.428170.6545.584e125.180.428170.65431.341e125.180.589100.76758.391e239.490.589100.767125.720e239.490.542150.736107.724e364.610.542150.736175.539（2）被动土压力的计算过程：eσKcKee01.698101.30326.06e40.251.698101.30394.405e40.251.846151.359115.072e165.371.846151.359346.043（3）净土压力的计算过程：ΔΔ该土层中不存在压力零点，取压力零点位置为基坑底（4）土压力的合力以及合力臂的计算：计算不考虑被动土压力方向上的力，合力臂仅计算该土层形心至土层底面距离PPhEaiℎ023.7802.4128.6550.803②5.58431.3413.462.7731.305③58.391125.7207.1653.5943.117④107.724175.5396.8963.0943.129139.459226.0139.21681.1714.237图2.2CD断面土压力分布图（5）支撑轴力的计算过程：1）工况一：设第一层支撑的轴线处于-1.5m处，开挖到-6m的深度处，然后计算第一层支撑的轴力R1。主动土压力的计算过程：e主动土压力计算与上述土压力计算结果相同σKcKee200.54880.740-0.880e650.54880.74023.780e650.428170.6545.584e125.180.428170.65431.341e125.180.589100.76758.391e239.490.589100.767125.720被动土压力的计算过程：eσKcKee01.698101.30326.06e112.71.698101.303217.425e112.71.846151.359248.814e237.821.846151.359479.786土压力强度零点的位置（设土压力强度零点距地面下-6米处的距离为x米）：ΔΔ利用三角形相似原理，得到x=1.864mee土压力的合力以及作用点位置的计算：以反弯点位置取矩，计算以上部分的土压力，并计算支撑轴力R1PPhEaiℎ023.7801.78428.6556.1675.58431.3413.562.7733.26958.391125.7203.434132.9690.937(被动)26.060217.4252.63496.0680.778利用工况一条件下的平衡条件，代入主动土合力，被动土合力和力矩，计算得R图2.3工况一土压力分布图2）工况二：设第二层支撑的轴线处于-6m深度处，开挖至-10.2m的深度处，然后计算第二层轴力R2。主动土压力的计算过程：eσKcKee200.54880.740-0.880e650.54880.74023.780e650.428170.6545.584e125.180.428170.65431.341e125.180.589100.76758.391e239.490.589100.767125.720e239.490.542150.736107.724e364.610.542150.736175.539被动土压力的计算过程：eσKcKee01.698101.30326.06e40.251.698101.30394.405e40.251.846151.359115.072e165.371.846151.359346.043土压力强度零点的位置：由上，土层中不存在零点，取基坑底部为零点位置ee土压力的合力以及作用点位置的计算：仅计算反弯点以上部分的土压力，以此计算R2PPhEaiℎ023.7802.4123.348.9035.58431.3413.562.7736.00558.391125.7204.6368.9272.092③(被动)00000由上数值代入，R1取自工况一计算，由于反弯点取基坑底位置，此计算得出R2偏小，考虑到桩长和支撑自身安全性，在后续对结构有利而偏不安全的计算中，将R2放大使用RR图2.4工况二土压力分布图3.3桩长以及桩身最大弯矩的计算（1）桩长的计算：假设桩端进入到第五层土的长度为nm，则设嵌固深度的设计值为htm。主动土压力：∑ℎe∑ℎ被动土压力同上EℎeEℎ由静力平衡条件得：(代入求得：n≥0.813m则嵌固深度：取到桩底将n代回上式计算则：

∑ℎEℎ（2）桩身最大弯矩的计算：最大弯矩处剪力为0，且存在于①R1与R2之间的最大弯矩：假设剪力Q=0eE由得67.846=28.620+5.585t+3.788⇒eEℎMmax1②R2与基坑面之间的最大弯矩：假设剪力Q=0点位于第3层土顶面下t计算方法同上，剪力合为零时eE由得67.646此处代入R2为放大后R2，考虑到R2偏小时，解出t，计算出Mmax2偏小，代回计算得eEℎMmax2③基坑面下的最大弯矩：假设剪力Q=0点位于第4层土顶面下tm处。eEeE由得28.62+107.624t+4.987t2t代回上式，计算得eEℎeEℎMmax33.4支护桩的配筋桩的抗弯承载力：Mα=1+0.75λ−λ=α弯矩设计值要求：M本工程安全等级为二级，γ0本工程用φ1200灌注桩，桩的中心距是1400mm，采用C30混凝土，最大弯矩为Mmax=1392.59kN⋅m/m，灌注桩采用C30，fc=14.3N/m假设钢筋配置为25Φ25则Aλ=α=1+0.75λ-(1+αM=23f混凝土规范中最小配筋率为ρmin=0.2%，则ρ＞箍筋采用φ14@150，钢筋笼长度超过四米，设置φ16@2000的加强筋。3.5抗倾覆稳定性验算取桩长为24m，此处ht=13.5m，n=5m，对桩底处取矩：∑ℎ∑ℎKs=3.6抗隆起稳定性验算抗隆起计算公式：γNN该基坑为二级基坑，取抗隆起安全系数KγγD=13.5m；h=10.5m；c=31kPa；φ=21.4°；q=20kPaNNKb3.7抗突涌稳定性验算坑底突涌稳定性公式：Dγℎw—距离桩端D/2距离内的平均超静水压力水头，降水至基坑下3m，根据水压力曲线，取hw为9γKℎ

4DA断面支护结构设计计算4.1DA断面计算数据表2.2各土层计算的参数层号土层名称土层厚度土的重度CϕKKKK素填土1.518.512100.7040.8391.4201.192粘土3.717.7813250.4060.6372.461.570软粘土816.1412180.5280.7271.8941.376④粉质粘土5.718.420190.5090.7131.9651.402粘土1419.232250.4060.6372.4641.5704.2土压力的强度以及支撑轴力的计算根据（1）主动土压力的计算过程：σeσKcKee200.704120.839-6.056e47.750.704120.83913.480e47.750.406130.6372.825e113.5360.406130.63729.534e113.5360.528120.72742.499e242.6560.528120.727110.674e242.6560.509200.71394.992e347.5360.509200.713148.376（2）被动土压力的计算过程：eσKcKee01.894121.37633.024e43.5781.894121.376115.561e43.5781.376201.402141.711e148.4581.376201.402347.800（3）净土压力的计算过程：ΔΔ压力零点为基坑面以下2.478m（4）土压力的合力以及合力臂的计算：计算不考虑被动土压力方向上的力，合力臂仅计算该土层形心至土层底面距离PPhEaiℎ①013.4800.46513.2310.155②2.82529.5343.759.8641.305③42.499110.6748612.6923.407④94.992148.3765.7693.5992.642⑤100.332209.464142168.5726.178图2.2AD断面土压力分布图（5）支撑轴力的计算过程：1）工况一：设第一层支撑的轴线处于-1.5m处，开挖到-6m的深度处，然后计算第一层支撑的轴力R1。主动土压力的计算过程：e主动土压力计算与上述土压力计算结果相同σKcKee200.704120.839-6.056e47.750.704120.83913.231e47.750.406130.6372.825e113.5360.406130.63729.534e113.5360.528120.72742.499e242.6560.528120.727110.674被动土压力的计算过程：eσKcKee01.894121.37633.024e116.2081.894121.376253.122e116.2081.376201.402284.429e221.0881.376201.402490.518土压力强度零点的位置（设土压力强度零点距地面下-6米处的距离为x米）：ΔΔ利用三角形相似原理，得到x=0.739mee土压力的合力以及作用点位置的计算：以反弯点位置取矩，计算以上部分的土压力，并计算支撑轴力R1PPhEaiℎ①013.4800.4653.1344.5172.82529.5343.759.8642.00342.499110.6741.46271.2410.700(被动)33.024271.4630.66228.5600.305利用工况一条件下的平衡条件，代入主动土合力，被动土合力和力矩，计算得R图2.3工况一土压力分布图2）工况二：设第二层支撑的轴线处于-6m深度处，开挖至-10.2m的深度处，然后计算第二层轴力R2。主动土压力的计算过程：eσKcKee200.704120.839-6.056e47.750.704120.83913.480e47.750.406130.6372.825e113.5360.406130.63729.534e113.5360.528120.72742.499e242.6560.528120.727