土建施工基坑支护计算书DOC.docx
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土建施工基坑支护计算书DOC
群光广场
基坑支护计算书
四川省建筑设计院
2005年4月
群光广场
基坑支护计算书
总工程师:
审定:
审核:
编制:
四川省建筑设计院
2005年4月
一、基坑支护计算说明
二、挡土桩(墙)支撑规范计算公式
三、内力计算书(M法)
四、锚杆计算书
五、基坑支护连梁(腰梁)计算书
一、基坑支护计算说明
1、基坑开挖深度±0.00下23.8m,地下水位坑外16.0m,坑内23.8m。
2、根据场地勘察报告,选取每一面边坡中部钻孔为计算标准地层,地基土物理力学指标按表1取值:
表1
土名
重度
γ
(kN/m3)
饱和
重度
γ
(kN/m3)
粘聚力
标准值
Ck
(kPa)
内摩擦角
标准值φk
(度)
岩土体与锚固体的极限摩阻力
标准值qsk
KPa
杂填土
17.0
0
17
20
素填土
18.0
18
20
20
粉质粘土
19.5
22
20
45
粉土
19.5
12
18
45
中砂
19.5
0
32
35
中砂(卵石层中)
20.0
0
35
50
稍密卵石
21.0
21.5
0
40
200
中密卵石
22.0
22.5
10
42
250
密实卵石
23.0
23.5
15
45
300
强风化泥岩
22.0
22.3
45
30
100
中等风化泥岩
23.5
23.6
800
40
250
3、支护设计计算时采用中国建筑科学设计研究院PKPM软件计算后综合取值。
锚杆长度以四个点(边坡中点钻孔)计算后取平均值。
锚杆材质为地质钻杆,抗拉强度为540MPa,截面积为723mm2。
腰梁计算及降水设计计算时采用理正软件计算后综合取值。
4、基坑四周均布荷载q=10KN/m2(离坑边大于1.50米),基坑安全等级为一级,侧壁重要系数γ0=1.10。
5、护壁桩嵌固深度系数按0.12计算(根据《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120-99)附录四取δ=0,φk=40取值),嵌固深度hb=3.0m。
二、挡土桩(墙)支撑规范计算公式
(一)第n层土底面对板桩墙的压力计算
第n层土底面对板桩墙的主动压力为:
第n层土底面对板桩墙的被动压力为:
其中:
Ean——第n层土底面对板桩墙的主动压力;
Epn——第n层土底面对板桩墙的被动压力;
qn——地面附加荷载传递到第n层土底面的垂直荷载(kN/m2);
i——i层土的天然重力密度(kN/m3);
hi——i层土的厚度(m);
n——n层土调整后的内摩擦角(°);
Cn——n层土调整后的内聚力(kN/m2)。
(二)地面附加荷载、邻近建筑物基础底面附加荷载;对n层土底面传递的垂直荷载的计算
根据地面附加荷载情况分别计算:
1.地面满铺均布荷载q0时,任何土层底面处qn=q0
2.与板桩墙平行的宽度为B的条形荷载q0,离开板桩墙距离a,
当n层土底面深度满足:
则qn=0;
当n层土底面深度满足:
则
3.作用在面积为b1×b2(b2与板桩墙平行)的荷载q0,离开板桩墙距离a,
当n层土底面深度满足
时,qn=0;
当
时,
(三)悬臂板桩墙计算数解法的方法和步骤
1.计算板桩墙后主动土压力En(3),板桩墙前被动土压力Ep(3),分别下列公式计算
(公式1)
(公式2)
然后进行迭加,寻找第一个土压力为零的点d。
图中:
Ea——墙后主动土压力合力(kN/m);
Ep——墙前被动土压力合力(kN/m);
Ep
(1)——墙后被动土压力合力(kN/m);
h——基坑开挖深度(m);
d——土压力为零的点在基坑面下深度(m);
t——板桩嵌入d点以下的需要深度(m);
z——被动土压力墙前墙后转折点高度(m);
Ea
(1)——d点处板桩前主动土压力,按坑底下d深度计算,用公式
(1)计算;
Ep
(1)——d点处板桩后被动土压力,按照地面下h+d深度计算,用公式
(2)计算;
Ea(3)——板桩后主动土压力,按全深计算,用公式
(1)计算;
Ep(3)——板桩前被动土压力,按坑底面下深度计算,用公式
(2)计算;
Ea
(2)——板桩底处板桩前主动土压力,按坑底面下深度计算,用公式
(1)计算;
Ep
(2)——板桩底处板桩后被动土压力,按全深计算,用公式
(2)计算;
y——主动土压力合力Ea到d点的距离(m)。
2.计算d点以上土压力合力Ea,计算Ea至d点的距离y。
3.根据作用在板桩墙上水平力平衡,各水平力对板桩底力矩平衡条件,建立联立方程,求解板桩嵌入d点以下深度t值。
如果嵌入d点以下部分处于同一层土层时,联立方程解得的结果为:
其中:
公式(3)
为安全起见,实际用嵌入d点下的深度应为1.2t,即板桩的总长度为:
4.计算板桩最大弯矩,最大弯矩在剪力等于零处,从上往下计算。
(四)单层支撑和单层拉锚板桩计算方法和步骤
图中:
h——基坑开挖深度(m);
h1——支撑或拉锚设置深度(m);
d——土压力迭加为零的d点在坑底面下深度(m);
t——板桩在d点下嵌入深度(m);
Ea(3)——板桩后主动土压力,按公式
(1)计算;
Ep(3)——板桩前被动土压力,从坑底面下起计算,按公式
(2)计算;
Ea——板桩后土压力合力(kN/m);
E1——支撑或拉锚对板桩每延长米的反力(kN/m);
Ed——假设支座d处板桩前土压力对板桩每延长米的反力(kN/m);
a——支撑或拉锚到d点的距离(m)。
1.计算各土层处的板桩后主动土压力Ea(3),板桩前被动土压力Ep(3),两者进行迭加,找出土压力为零的d点在坑底面下的深度d;
2.计算d点以上板桩后土压力合力Ea;
3.计算d点以上板桩后土压力对d点的力矩Ma;
4.计算支撑或拉锚时板桩的反力E1;
5.计算d点的反力Ed;
6.计算d点以下板桩需要嵌入深度t,在该段深度的板桩前土压力Ep(3)-Ea(3)对板桩底的力矩Mp应满足:
如果该段深度是在同一个土层内时,
其中B用公式(3)计算;
7.计算板桩长度L,
8.计算板桩最大弯矩Mmax,其位置在剪力为零处。
(五)多层支撑板桩墙的计算,可按每层支撑受力后不因下阶段支撑设置及开挖而
改变数值的原理进行,其方法和步骤如下:
1.第一层支撑阶段,其挖土深度需满足第二层支撑安装需要,第一层支撑反力为E1;
2.第二层支撑阶段,其挖土深度需满足第三层支撑安装需要,计算板桩后主动土压力、
板桩前被动土压力,寻找土压力为零的点d,其位置在挖土面下d处;
图(a) 二层支撑图(b) 多层支撑
图中:
h——计算相应阶段时基坑开挖总深度(m);
d——相应阶段土压力为零时开挖面下的深度(m);
t——相应阶段板桩嵌入土压力为零点以下需要深度(m);
E1、E2...En——自上而下各层支撑的反力(kN/m);
a1、a2...an——自上而下各层支撑到土压力为零点以的距离(m);
3.计算d点以上板桩后土压力对d点的力矩Ma,和土压力合力Ea;
4.计算第一层支撑反力E1对d的力矩M1;
5.计算第二层支撑到d点的距离a2;
6.计算第二层支撑反力E2;
7.计算本阶段d点的反力Ed;
8.计算本阶段板桩在d点下需嵌入深度t,按该段板桩前净土压力合力大于等于Ed计算,
如果该段范围处在同一层土层时
9.按3、4、5、6、、7、8步骤逐层往下计算各层支撑反力,如第i层支撑的反力为:
挖至基坑设计底面时,第n层支撑的反力为:
假设支点d的反力为:
嵌入深度t为:
10.计算板桩总长度L
11.逐段验算板桩的最大弯矩,验算强度。
三、内力计算书(M法)
按每一面边坡中部钻探孔地层进行计算,土压力计算依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)。
(一)3#钻探孔地层M法计算书
1.地质勘探数据如下:
—————————————————————————————————————
序号h(m)
(kN/m3)C(kPa)
(℃)M值计算方法
12.5017.000.0017.004080.0水土合算
21.3018.0018.0020.007800.0水土分算
31.0019.5012.0018.005880.0水土分算
40.9019.200.0032.0017280.0水土分算
50.4021.000.0042.0031080.0水土分算
61.4022.0010.0045.0037000.0水土分算
75.4023.0015.0050.0046500.0水土分算
80.6022.0010.0045.0037000.0水土分算
93.7023.0015.0050.0046500.0水土分算
101.0021.0045.0030.0019500.0水土合算
1115.0023.50800.0040.00108000.0水土合算
—————————————————————————————————————
表中:
h为土层厚度(m),
为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),
为内摩擦角(℃)
2.基底标高为-23.80m,
支撑分别设置在标高-6.00m、-11.00m、-15.00m处,
计算标高分别为-6.50m、-11.50m、-15.50m、-23.80m处,
3.地面超载:
—————————————————————————————————————
序号布置方式作用标高m荷载值kPa距基坑边线m作用宽度m
1均布荷载0.0010.00----
—————————————————————————————————————
基坑侧壁重要性系数为1.10,为一级基坑
抗隆起、抗倾覆、抗渗流验算结果
按地基承载力验算抗隆起
计算的抗隆起安全系数为:
122.56
达到规范规定安全系数2.20,合格!
按滑弧稳定验算抗隆起
计算的抗隆起安全系数为:
23.13
达到规范规定安全系数2.20,合格!
验算抗倾覆稳定
计算的抗倾覆安全系数为:
363.52
达到规范规定安全系数1.26,合格!
验算抗渗流稳定
计算的抗渗流安全系数为:
2.60
达到规范规定安全系数1.50,合格!
内力及位移计算
采用m法计算
共3层支点,支点计算数据如下:
—————————————————————————————————————
序号水平间距(m)倾角(度)刚度(kN/m)预加力(kN)
11.5015.0023841.050.0
21.5015.0029603.050.0
31.5015.0038255.050.0
—————————————————————————————————————
共计算4个工况,各支点在各个工况中的支点力如下(单位为kN):
—————————————————————————————————————
10.00144.28169.97151.87
20.000.00133.72183.20
30.000.000.00227.93
—————————————————————————————————————
全部工况下各支点的最大轴力如下(单位为kN):
1169.97
2183.20
3227.93
各工况的最大内力位移如下:
—————————————————————————————————————
工况号桩顶位移最大位移最大正弯矩最大负弯矩最大正剪力最大负剪力
(mm)(mm)(kN-m)(kN-m)(kN)(kN)
16.636.6329.7-654.2186.5-224.6
211.5011.500.4-551.1158.0-193.1
310.7810.78205.4-513.6191.5-237.0
47.917.91648.8-323.8326.0-193.1
—————————————————————————————————————
全部工况下的最大内力位移如下:
最大桩(墙)顶部位移为:
11.50mm
最大桩(墙)位移为:
11.50mm
最大正弯矩为:
648.80kN-m
最大负弯矩为:
-654.20kN-m
最大正剪力为:
326.00kN
最大负剪力为:
-237.00kN
(二)13#钻探孔地层M法计算书
1.地质勘探数据如下:
—————————————————————————————————————
序号h(m)
(kN/m3)C(kPa)
(℃)M值计算方法
14.3017.000.0017.004080.0水土合算
21.2018.0018.0020.007800.0水土合算
30.8021.000.0042.0031080.0水土合算
41.0022.0010.0045.0037000.0水土合算
50.7021.000.0042.0031080.0水土合算
61.2022.0010.0045.0037000.0水土合算
72.2021.000.0042.0031080.0水土合算
82.3022.0010.0045.0037000.0水土合算
95.1023.0015.0050.0046500.0水土合算
100.5022.0045.0030.0019500.0水土合算
1111.0023.60800.0040.00108000.0水土合算
—————————————————————————————————————
表中:
h为土层厚度(m),
为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),
为内摩擦角(℃)
2.基底标高为-23.80m,
支撑分别设置在标高-6.00m、-11.00m、-15.00m处,
计算标高分别为-6.50m、-11.50m、-15.50m、-23.80m处,
3.地面超载:
—————————————————————————————————————
序号布置方式作用标高m荷载值kPa距基坑边线m作用宽度m
1均布荷载0.0010.00----
—————————————————————————————————————
基坑侧壁重要性系数为1.10,为一级基坑
抗隆起、抗倾覆、抗渗流验算结果
按地基承载力验算抗隆起
计算的抗隆起安全系数为:
122.06
达到规范规定安全系数2.20,合格!
按滑弧稳定验算抗隆起
计算的抗隆起安全系数为:
21.32
达到规范规定安全系数2.20,合格!
验算抗倾覆稳定
计算的抗倾覆安全系数为:
251.62
达到规范规定安全系数1.26,合格!
验算抗渗流稳定
计算的抗渗流安全系数为:
2.62
达到规范规定安全系数1.50,合格!
内力及位移计算
采用m法计算
共3层支点,支点计算数据如下:
—————————————————————————————————————
序号水平间距(m)倾角(度)刚度(kN/m)预加力(kN)
11.5015.0022826.050.0
21.5015.0027041.050.0
31.5015.0034612.050.0
—————————————————————————————————————
共计算4个工况,各支点在各个工况中的支点力如下(单位为kN):
—————————————————————————————————————
10.00221.91267.00246.86
20.000.00167.55234.16
30.000.000.00268.47
—————————————————————————————————————
全部工况下各支点的最大轴力如下(单位为kN):
1267.00
2234.16
3268.47
各工况的最大内力位移如下:
—————————————————————————————————————
工况号桩顶位移最大位移最大正弯矩最大负弯矩最大正剪力最大负剪力
(mm)(mm)(kN-m)(kN-m)(kN)(kN)
110.9510.9530.6-996.8259.4-299.0
220.6120.6125.9-961.4269.2-287.7
320.0920.09140.4-802.4246.7-317.9
416.2716.27607.1-493.3346.1-266.7
—————————————————————————————————————
全部工况下的最大内力位移如下:
最大桩(墙)顶部位移为:
20.61mm
最大桩(墙)位移为:
20.61mm
最大正弯矩为:
607.10kN-m
最大负弯矩为:
-996.80kN-m
最大正剪力为:
346.10kN
最大负剪力为:
-317.90kN
(三)16#钻探孔地层M法计算书
1.地质勘探数据如下:
—————————————————————————————————————
序号h(m)
(kN/m3)C(kPa)
(℃)M值计算方法
13.1017.000.0017.004080.0水土合算
21.1019.5012.0018.005880.0水土合算
31.1019.500.0032.0017280.0水土合算
40.9023.0015.0050.0046500.0水土合算
51.7021.000.0042.0031080.0水土合算
60.7023.0015.0050.0046500.0水土合算
70.6021.000.0042.0031080.0水土合算
80.6020.000.0035.0021000.0水土合算
90.7020.500.0038.0025080.0水土合算
100.4021.000.0042.0031080.0水土合算
110.7023.0015.0050.0046500.0水土合算
121.5022.0010.0045.0037000.0水土合算
132.9023.0015.0050.0046500.0水土合算
140.8022.0010.0045.0037000.0水土合算
151.0023.0015.0050.0046500.0水土合算
161.0022.0045.0030.0019500.0水土合算
1711.0023.60800.0040.00108000.0水土合算
—————————————————————————————————————
表中:
h为土层厚度(m),
为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),
为内摩擦角(℃)
2.基底标高为-23.80m,
支撑分别设置在标高-6.00m、-10.50m、-15.00m处,
计算标高分别为-6.50m、-11.00m、-15.50m、-23.80m处,
3.地面超载:
—————————————————————————————————————
序号布置方式作用标高m荷载值kPa距基坑边线m作用宽度m
1均布荷载0.0010.00----
—————————————————————————————————————
基坑侧壁重要性系数为1.10,为一级基坑
抗隆起、抗倾覆、抗渗流验算结果
按地基承载力验算抗隆起
计算的抗隆起安全系数为:
122.11
达到规范规定安全系数2.20,合格!
按滑弧稳定验算抗隆起
计算的抗隆起安全系数为:
22.09
达到规范规定安全系数2.20,合格!
验算抗倾覆稳定
计算的抗倾覆安全系数为:
262.47
达到规范规定安全系数1.26,合格!
验算抗渗流稳定
计算的抗渗流安全系数为:
1.51
达到规范规定安全系数1.50,合格!
内力及位移计算
采用m法计算
共3层支点,支点计算数据如下:
—————————————————————————————————————
序号水平间距(m)倾角(度)刚度(kN/m)预加力(kN)
11.5015.0023509.050.0
21.5015.0026806.050.0
31.5015.0035263.050.0
—————————————————————————————————————
共计算4个工况,各支点在各个工况中的支点力如下(单位为kN):
—————————————————————————————————————
10.00132.85171.02149.61
20.000.00153.71218.90
30.000.000.00274.32
—————————————————————————————————————
全部工况下各支点的最大轴力如下(单位为kN):
1171.02
2218.90
3274.32
各工况的最大内力位移如下:
—————————————————————————————————————
工况号桩顶位移最大位移最大正弯矩最大负弯矩最大正剪力最大负剪力
(mm)(mm)(kN-m)(kN-m)(kN)(kN)
18.788.7832.4-764.
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