丝绸大厦深基坑设计计算书课程设计(4)

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2.4.3 计算方法

按照《建筑基坑支护技术规范》（JGJ 120-99）的要求，土压力计算采用朗肯土压力理论，矩形分布模式，所有土层采用水土合算，因为地下水位充裕，就用天然重度代替。。求支撑轴力是用等值梁法，对净土压力零点求力矩平衡而得。桩长是根据桩端力矩求出，并应满足抗隆起及整体稳定性要求。

由于支护结构内力是随工况变化的，设计时按最不利情况考虑。

2.4.4 方案确定

通过支护形式的对比，从安全经济施工的基础上，本基坑BC侧采用钻孔灌注桩和锚杆做为支护。而（AB,AD,CD）侧则采用土钉支护形式。

BC侧的围护结构采用灌注桩，其直径为1000mm；两桩之间的距离取1.8m。

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第3章 BC断面的围护结构设计与计算

3.1 土压力系数计算

按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据，即： 主动土压力系数：Kai=tg2(45°-?i/2) 被动土压力系数：Kpi=tg2(45°+?i/2)

计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。

3.2 支护结构设计计算

该段为基坑东侧，建筑±0.00相当于绝对标高67.9，采用钻孔灌注桩加两道锚杆进行施工，基坑实际挖深9m，取桩径为1m，两桩之间的距离取1.5m。结构外侧地面附加荷载q取10kPa。

表3.1 土层分布表

厚度(m) 层号 1 2 3 4 5 土类名称 BC 4 粉质粘土○5 圆砾○6 粘土○7 强风化粉砂质泥岩○8 中风化粉砂质泥岩○6.7 4.7 1.5 2.8 >5.0 各土层的系数分布如下表3.2：

表3.2 各土层系数表

序号 图 层 名 称 粉质 粘土 圆砾 粘土 粘聚力 层厚（m） C（kPa） 12 0 20 内摩擦 角φ（?） 22.6 35 13.6 重度 （kN/m） 20.2 20.0 20.2 3Ka Kp 1 2 3 6.7 4.7 1.5 0.445 0.271 0.619 2.248 3.690 1.615 3.2.1 侧向土压力计算

锚拉支护体系的内力计算方法较多，手算时常采用的方法为等值梁和连续梁法，这里我们用等值梁法进行详细计算：

（1）计算步骤：

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据净土压力零点处墙前被动土压力强度和墙后主动土压力强度相等的关系，根先求出零点的位置u（该点至基坑底的距离）。

②公式t=u+1.2x求出桩墙的入土深度。前提是用等直梁法，求出支撑力Ra和作为内力的剪力Qo。取零点下的土压力部分对最低点求弯距，运用方程求出x，得出u。

③设最大弯距距离土压力零点为xm，根据等值梁法看桩为简直梁，求弯距矢量和，得出最大弯距。

（2）土压力计算：

①第一阶段挖土深至0.25m，此阶段结构稳定，不用计算 。 ②第二阶段挖土深至6.7m，并在-3m 标高处设立锚杆

（a）计算方法：按朗肯理论计算主动与被动土压力强度，其公式如下：

P0?qKa?2cKa

Pa?(q?rhii)Ka?2cKa

其中：

Pa —— 朗肯主动土压力强度 （kPa）

q —— 地面均匀荷载 （kPa）

?i —— 第i 层土的重度 （kN/m3）

hi —— 第i 层土的厚度 （m） Ka —— 朗肯主动土压力系数；

???Ka?tan?45???

2?????Kp?tan?45???

2??其中：

c、?—— 计算点土的抗剪强度指标，kPa、

22??

? P0?qKa1?2cKa1?10?0.445?2?12?0.445??11.56kpa

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Pa?(q?rh)Ka?2cKa=?20.2?6.7?10??0.445?2?120.445?48.67kpa

Pa下=??1h?q?Ka2?2C2Ka2 =（20.2×6.7+10）×0.271?2×0×0.521=39.39KPa

（b）求开挖面下土压力为0点a2

a2?Pa39.39??0.576m

r?Kp?Ka?20??3.690?0.271?（c）求O点开挖面以上土压力Ea2

Ea2?（d）求y2

?11.56?248.67?4.739.39?0.576???114.15kpa 222o以上作用在桩上土压力对o点的力矩：

2?0.576?2?2??4.7? Mo??11.56???4.7?0.576??114.37???0.576??11.34? 3?3??3??175KN.m/my2?Mo175??1.5m Ea2114.15

图3.1 开挖第二阶段土压力分布简图 （e）计算支撑反力R1

支撑到d点距离a1?6.7?0.576?3?4.276m 支撑反力R1?15

M0175??40.93KN/m a14.276假设支座d处的反力Ed?Ea2?R1?114.15?40.93?73.22KN/m （f）桩在d下嵌故深度t

t?6?Edr?Kp?Ka??6?73.22?2.53m

20.0?3.69?0.271?需要桩长度L1?6.7?0.576?1.2?2.53?10.31m （g）桩强度验算

桩上剪力为0的位置距地面以下y处

1qkay?ry2ka?Ra?02110?0.445y??20.2?y2?40.93?02y?1.8m11yMmax?qkay2?ry2ka??Ra?y?3?223111.8??10?0.445?1.82??20.2?1.82?0.445??40.93?1.8?3?223?65.07?KN?m/m???M?

③第三阶段挖土深9m，并在-6m 标高处设立锚杆

在这一阶段，土压力系数采用加权平均计算，开挖面范围内土体力学指标加权平均值为：

υ?22.6?6.7?35?2.30?25.80??912?6.7?0?2.3C?Kpa?9Kpa

9υ??Ka?tan2?450???0.392??（a）土压力计算

0m处：Ea0?10?0.39?2?90.39??7.34KN/m2

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