土钉墙支护计算书9米深

1、土钉墙支护计算书计算依据：1、建筑基坑支护技术规程JGJ120-20122、建筑施工计算手册江正荣编著3、实用土木工程手册第三版杨文渊编著4、施工现场设施安全设计计算手册谢建民编著5、地基与基础第三版土钉墙需要计算其土钉的抗拉承载力和土钉墙的整体稳定性。一、参数信息1、基本参数侧壁安全级别二级基坑开挖深度 h(m)9土体的滑动摩擦系数1.3条分块数10土钉墙计算宽度 B(m)15基坑外侧水位到坑顶的距离(m)1.2基坑内侧水位到坑顶的距离 (m)9.5基坑地面至抗隆起计算平面之间的距0.5离D(m)2、荷载参数序号类型面荷载 q(kPa)荷载宽度 b(m)基坑边线距离 a(m)1局布荷载2.5

2、623、土层参数坑壁土的重度坑壁土的内摩极限摩擦阻力饱和重度序号土名称土厚度 (m)3粘聚力 C (kPa)3擦角 ( )(kPa) (kN/m )(kN/m )1填土318181220202粘性土3.519141060193粘性土3.519201860224、土钉墙布置数据放坡参数：序号放坡高度 L(m)放坡宽度 W(m)平台宽度 B(m)1962土钉参数：抗拉强度标抗拉强度设竖向间距土钉杆体材杆体截面积序号孔径 d(mm)长度 l(m)入射角 ( )2准值计值Sz(m)料)As(mm22fyk(N/mm )fy(N/mm )11206151.5钢筋31440036021207151.5钢筋

3、31440036031207151.5钢筋31440036041207151.5钢筋31440036051207151.5钢筋3144003605、计算系数结构重要性系数 1综合分项系数 1.250F土钉抗拔安全系数 K t1.6圆弧滑动稳定安全系数 K s1.3抗滑移安全系数 K sl1.2抗倾覆安全系数 K ov1.3抗隆起安全系数 Khe1.6经验系数 0.6b二、土钉承载力计算K a1=tan2(45 -1/2）= tan2(45-18/2)=0.528；K a2=tan2(45 -2/2）= tan2(45-18/2)=0.528；22K a3=tan (45 -3/2）= tan

4、(45-14/2)=0.61；K a4=tan2(45 -4/2）= tan2(45-14/2)=0.61；K a5=tan2(45 -5/2）= tan2(45-20/2)=0.49；第1层土： 0-1.2m(+0)H1= 0h0/ i=0/18=0m/18=0mPak1上 =1H1Ka1-2c1K a10.5=1800.528-2 120.5280.5=-17.439kN/m2ak1下=1 1 1)Ka110.50.52a1P(h +H-2c K=18 (1.2+0)0.528-2 12 0.528 =-6.034kN/m第2层土： 1.2-3m(+0)H2= 11/satih=21.6/

5、20=1.08m/20=1.08mPak2上0.51.08-10 (1.2-1.2)0.5280.5= sat2H2-w( h1-ha)K a2-2c2K a2 +w( h1-ha)=20-2 120.528+10(1.2-1.2)=-6.034kN/m2Pak2下= sat2(H 2+h2)-w( h1-ha)K a2-2c2K a20.5+w( h1-ha)=20 (1.08+1.8)-10 (3-1.2) 0.528-2 12 0.5280.5+10(3-1.2)=21.47kN/m2第3层土： 3-4m(+0)H3= 2h2/ sati=57.6/19=3.032m/19=3.032m

6、Pak3上= sat3H3-w( h2-ha)K a3-2c3K a30.5+w( h2-ha)=19 3.032-10 (3-1.2) 0.61-2 100.610.5+10 (3-1.2)=26.54kN/m2Pak3下0.5= sat3(H 3+h3)-w( h2-ha)K a3-2c3K a3 +w( h2-ha)=19 (3.032+1)-10 (4-1.2) 0.61-2 10 0.610.5+10(4-1.2)=42.03kN/m2第4层土： 4-6.5m(+0)H4= 3h3/ sati=76.6/19=4.032m/19=4.032mPak4上= sat4H4-w( h3-h

7、a)K a4-2c4K a40.5+w( h3-ha)=19 4.032-10 (4-1.2) 0.61-2 100.610.5+10 (4-1.2)=42.03kN/m2Pak4下= sat4(H 4+h4)-w( h3-ha)K a4-2c4K a40.5+w( h3-ha)=19 (4.032+2.5)-10 (6.5-1.2) 0.61-2 1 00.610.5+10(6.5-1.2)=80.755kN/m2第5层土： 6.5-9m(+0)H5= 4h4/ sati=124.1/22=5.641m/22=5.641mPak5上= sat5 5w( h4 aa550.5 0.5a5+w(

8、 h4 aH-h )K-2c K-h )=225.641-10 (6.5-1.2)0.49-218 0.49 +10(6.5-1.2)=62.64kN/m2Pak5下= sat5(H 5+h5)-w( h4-ha)K a5-2c5K a50.5+w( h4-ha)=22 (5.641+2.5)-10 (9-1.2) 0.49-2 18 0.490.5+10(9-1.2)=102.34kN/m21）水平荷载临界深度： Z0=Pak2下 h2/(Pak2上 + Pak2下)=21.47 1.8/(6.034+21.47)=1.405m；第1层土Eak1=0kN；第2层土Eak2=0.5Pak2下

9、Z0ba=0.5 21.47 1.405 1=15.083kN；aa2=Z0/3+ h3=1.405/3+6=6.468m；第3层土Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=1 (26.54+42.03) 1/2=34.285kN；aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下 )+ h4=1(2 26.54+42.03)/(3 26.54+3 42.03)+5=5.462m；第4层土Eak4=h4(Pa4上+Pa4下)ba/2=2.5 (42.03+80.755) 1/2=153.481kN；aa4=h4(2Pa4上+Pa4下)/(3Pa4上+3Pa4下 )+ h5=2.

10、5 (2 42.03+80.755)/(3 42.03+3 80.755)+2.5=3.619m；第5层土Eak5=h5(Pa5上+Pa5下)ba/2=2.5 (62.64+102.34) 1/2=206.225kN；aa5=h5(2Pa5上+Pa5下)/(3Pa5上+3Pa5下 )=2.5 (2 62.64+102.34)/(3 62.64+3 102.34)=1.15m；土压力合力：Eak=Eaki=0+15.083+34.285+153.481+206.225=409.074kN；合力作用点：aa= (aaiEaki )/Eak=(0 0+6.468 15.083+5.462 34.28

11、5+3.619 153.481+1.15 206.225)/409.074=2. 634m；1、单根土钉的轴向拉力标准值 Nk,j ：Nk,j =jPak,jSxjSzj /cos j其中-荷载折减系数j-第j层土钉轴向拉力调整系数Pak,j -第j层土钉处的主动土压力强度标准值Sxj 、 Szj-土钉之间的水平与垂直距离j-土钉与水平面的夹角Nj=0FNk,j =1 1.25 1.962=2.452kNyAfs=400314=125.6kN满足要求！Rk,j/Nk,j=19.201/1.962=9.786tK=1.6满足要求！序号Rk,j /Nk,jNj (kN)f yA s(kN)抗拔安全

12、性抗拉安全性09.7862.452125.6满足要求满足要求14.29825.722125.6满足要求满足要求22.78747.511125.6满足要求满足要求32.71556.807125.6满足要求满足要求43.30447.515125.6满足要求满足要求三、土钉墙整体稳定性的计算根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012要求，土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图，按照下式进行整体稳定性验算：圆弧滑动法示意图公式中：cj 、j 第j 土条滑弧面处土的粘聚力(kPa)、内摩擦角 ( )；bj 第j土条的宽度 (m)；j第j土条滑弧面中点处的

13、法线与垂直面的夹角( )；lj 第 j土条的滑弧段长度 (m)，取 lj bj /cos j；qj 作用在第 j土条上的附加分布荷载标准值(kPa) ；Gj第j土条的自重 (kN)，按天然重度计算；uj 第j土条在滑弧面上的孔隙水压力(kPa)，采用落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、 碎石土、粉土，在基坑外侧，可取 uj whwaj，在基坑内侧， 可取 uj whwpj；滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取uj 0；w地下水重度 (kN/m 3)；hwaj基坑外侧第 j 土条滑弧面中点的压力水头 (m)； hwpj 基坑内侧第 j 土条滑弧面中点的压力水头 (m)；Rk,k第

14、k根土钉在圆弧滑动面以外的锚固段的极限抗拔承载力标准值与杆体受拉承载力标准值的较小值；k表示第 k层土钉的倾角；k圆弧面在第 k层土钉处的法线与垂直面的夹角；v计算系数，取 v=0.5sin(k+k)tan ,表示的是第 k层土钉与滑弧交点处土的内摩擦角。把各参数代入上面的公式，进行计算可得到如下结果：-计算步数安全系数滑裂角 (度)圆心 X(m)圆心 Y(m)半径 R(m)第1步1.34133.6530.0012.2282.228示意图如下：计算步数安全系数滑裂角 (度)圆心 X(m)圆心 Y(m)半径 R(m)第2步1.34533.6530.0034.4574.457示意图如下：计算步数安

15、全系数滑裂角 (度)圆心 X(m)圆心 Y(m)半径 R(m)第3步1.30633.6530.0046.6856.685示意图如下：计算步数安全系数滑裂角 (度)圆心 X(m)圆心 Y(m)半径 R(m)第4步1.45733.6530.0068.9148.914示意图如下：计算步数安全系数滑裂角 (度)圆心 X(m)圆心 Y(m)半径 R(m)第5步1.59933.6530.00711.14211.142示意图如下：计算步数安全系数滑裂角 (度)圆心 X(m)圆心 Y(m)半径 R(m)第6步1.49133.6530.00913.37113.371示意图如下：-计算结论如下：第 1 步开挖内部

16、整体稳定性安全系数k= 1.341=1.300 满足要求 !标高-1.500 m第 2 步开挖内部整体稳定性安全系数k= 1.345=1.300 满足要求 !标高-3.000 m第 3 步开挖内部整体稳定性安全系数k= 1.306=1.300 满足要求 !标高-4.500 m第 4 步开挖内部整体稳定性安全系数k= 1.457=1.300 满足要求 !标高-6.000 m第 5 步开挖内部整体稳定性安全系数k= 1.599=1.300 满足要求 !标高-7.500 m第 6 步开挖内部整体稳定性安全系数= 1.491 1.300 满足要求 ! 标高 -9.000km四、抗滑动及抗倾覆稳定性验算

17、1）抗滑动稳定性验算抗滑动安全系数按下式计算：f/Eah 1.2式中， Eah为主动土压力的水平分量(kN) ；f为墙底的抗滑阻力 (kN) ，由下式计算求得：f= (W+qBaSv)为土体的滑动摩擦系数；W为所计算土体自重 (kN)q为坡顶面荷载 (kN/m 2)；Ba为荷载长度；Sv为计算墙体的厚度，取土钉的一个水平间距进行计算1级坡： f/Eah=1.5111.200，满足要求！2）抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数按以下公式计算：M G/M Q式中， M G-由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩，由下式确定M G=WBCqBa(B-B+b Ba/2)其中， W为所计算土体自重 (kN)其中， q为坡顶面荷载 (kN/m 2)Bc为土体重心至 o点的水平距离；Ba为荷载在 B范围内长度；b为荷载距基坑边线长度；B为土钉墙计算宽度；M k-由主动土压力产生的倾覆力矩，由下式确定M k=Eahlh其中， Eah为主动土压力的水平分量（kN ）；lh为主动土压力水平分量的合力点至通过墙趾O水平面的垂直距离。1级坡： M G/M Q=23.6401.30