深基坑开挖与支护.pptx

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1、第7章 撑、锚支护技术设计7.1桩锚支护设计等值梁法一计算方法和模型：逐层开挖轴力不变等值梁法；或内撑锚杆外撑假想铰点第1页/共323页锚杆外撑假想铰点第2页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法二假想铰位置：锚杆或内撑支点为上铰点，下铰点位置方法常用以下几种：方法一：大多数国内基坑规范采用。1）一般来说，坑底以下水平荷载=水平抗力的位置，即ea=ep的位置。2）当坑底土的粘聚力较大，被动土压力强度均大于主动土压力强度时，取坑底为铰点。3）当坑底土土层较薄且互层分布，ea=ep的位置可能有多个时，取最靠近坑底的铰点。ea ep ea epep均ea坑底为铰点一般坑底以下ea=ep位置为铰点假想

2、铰假想铰第3页/共323页 ea1 ep1 ep1 ep2 ep2 4）ep1和ep1均小于坑底第1层土的ea1，但坑底第2层土的ep2和ep2均大于坑底第2层土的ea2，取两层土的交界处为假想铰点。ea2第4页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法方法二：以最下一个锚杆或内撑支点以下的主动土压力和被动土压力对最下一个锚杆或内撑支点的弯矩平衡之点，即零弯矩点。EaiEpjhaihpj假想铰点最下一道锚杆或支撑的支点以下：Epj hpj=Eai hai最下一道锚杆或支撑的支点第5页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法方法三：当前基坑开挖深度hi以下0.2hi的地方。hi0.2hi当前基坑开挖深

3、度以施工锚杆未施工锚杆第6页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法三内力计算和入土深度计算：方法和思路同教材P7779。只是教材土压力模式在图、文中表现为砂土土压力的郎金模式。对于多层锚杆或内支撑，应分层计算锚杆内力和桩身弯矩；当前基坑深度取下一排锚杆或内支撑设置时的开挖处，一般取下一排锚杆或内支撑支点位置，或者支点以下0.5m左右。为简化计算，现取均质土基坑。二排锚杆的桩锚支护计算实例。某基坑深度10m，桩径1m，桩中心距1.5m，桩身为C30混凝土，采用HRB335钢筋；=19KN/m3，C=18KPa，=200，地表均布超载q=20KPa；第一层锚杆设在地表以下3m处，第二层锚杆设在地表

4、以下6.5m处。锚杆孔径15cm。不考虑地下水。具体计算过程详见黑板推导过程。实例也可参照补充材料：深基坑挡土结构的锚固 程良奎，岩土锚固技术，第13章。第7页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法四等值梁法计算步骤：（一）桩身单位宽度计算弯矩M和锚杆水平分力：1确定基坑几何条件和地层结构、水文地质条件及其有关参数；根据经验确定锚杆排数和位置；2计算各土层的主动、被动土压力系数；3确定第一步开挖（为了施工第1层锚杆）的当前基坑深度h1；一般取第1层锚杆支点位置或者再加0.5m左右。4计算当前基坑深度h1下，悬臂状态下的坑底最大弯矩；此时，还未设置第一层锚杆；除非地表超载较大或者锚杆设置位置太低

5、，否则，一般情况下，此步骤可以省略；5确定第二步开挖（为了施工第2层锚杆）的当前基坑深度h2；一般取第2层锚杆支点位置或者再加0.5m左右。开挖到h2时，第2排锚杆尚未设置。第1排锚杆发挥作用，但力的大小待求。6以h2为当前基坑深度，求坑底以下假想铰点；该点以上桩身视为等值梁。7计算铰点以上各层土的主动、被动土压力及其重心位置；8以铰点为准，该点以上所有主动、被动土压力，还包括单位宽度内的锚杆水平分力Th1，对铰点的力矩平衡。因为该点以上所有主动、被动土压力及其对铰点的力臂均已知，而Th1未知，但其对铰点的力臂已知。根据弯矩平衡条件可求Th1。第8页/共323页第一步开挖，悬臂状态，桩身最大弯

6、矩在当前坑底以下剪力为零处。第一排锚杆，待施工第一排锚杆，已施工第二排锚杆，待施工第二步开挖，单锚Th1，待求铰点以上所有力对铰点的弯矩平衡h1h2铰点第9页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法9求出Th1后，当前基坑深度h2的坑底上下各有一个剪力为零点，两点以上收有力对剪力零点求力矩之和，为此步开挖阶段的单位宽度桩身弯矩M2-、M2+。10第三步开挖，确定当前基坑深度h3；11求当前基坑深度h3时坑底以下的铰点；12当前基坑深度h3时，计算当前铰点以上各层土的主动、被动土压力及其重心位置；13以当前铰点为准，该点以上所有主动、被动土压力，还包括单位宽度内的锚杆水平分力Th1和Th2，对铰点

7、的力矩平衡。因为该点以上所有主动、被动土压力及其对铰点的力臂均已知，而Th1及其对当前铰点的力臂已知，但Th2未知，其对铰点的力臂已知。根据弯矩平衡条件可求Th2。14第2层锚杆与当前坑底之间，坑底以下也各有一个剪力为零点；两点以上收有力对剪力零点求力矩之和，为此步开挖阶段的单位宽度桩身弯矩M3-、M3+。如果还有锚杆，计算过程以下类同。第10页/共323页第一排锚杆，已施工第二排锚杆，已施工第三步开挖，2锚Th1，已知铰点以上所有力对铰点的弯矩平衡Th2，待求坑底h3铰点第11页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法（二）桩身弯矩设计值M和配筋：根据上述计算结果，取所以单位宽度计算正负弯矩的

8、绝对值最大者作为单位宽度桩身计算弯矩M，则：桩身弯矩设计值M为：M=1.250ShM 桩身弯矩设计值M已知，即可根据经验桩径、桩中心距、混凝土等级、钢筋级别等进行配筋计算。实践中，也有人根据经验选定配筋，其承载能力设计值为Mc，单位宽度桩身计算弯矩为M，则桩中心距Sh=Mc/M第12页/共323页坑底h铰点Lf1Lf2Lt1Lt245+/2Lm1Lm2锚固段自由段锚杆倾角第13页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法（三）锚杆设计：1锚杆自由段长度Lfi：以基坑深度h以下的铰点为准，取平面破坏模式，滑面倾角为45+/2；内摩擦角取铰点以上土层的内摩擦角厚度加权平均值。通过三角关系换算得：规范要

9、求计算出来的锚杆自由段长度还要满足以下构造要求：锚杆自由段长度长度大于5m，且超过滑面1.5m。例如：某层锚杆自由段计算长度3m(5m)，意味着滑面长度为3m，那么设计时自由段长度取3m不行，3+1.5=4.5m小于5m，也不行，取5m满足要求。又例如：某层锚杆自由段计算长度4m(5m)，意味着滑面长度为4m，那么设计时自由段长度取4m不行，4+1.5=5.5m大于5m，取5.5m满足要求。又例如：某层锚杆自由段计算长度5.5m(5m)，意味着滑面长度为5.5m，那么设计时自由段长度取5.5m不行，取5.5+1.5m=7m 5m满足要求。第14页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法2锚杆设计

10、轴力Ti：根据以上计算过程，已知各排锚杆单位宽度的水平分力Thi，根据经验假设锚杆水平间距Sh，一般大多是一桩一锚。锚杆设计轴力Ti：Ti=1.250Sh Thi/cosi3锚杆钢筋直径di(单位mm)：4锚杆锚固段长度Lmi：第15页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法5锚杆钻孔长度Lz：Lz=Lfi+Lmi+D/2cosi6锚杆钢筋长度L：L=Lfi+Lmi+D/2cosi+锚头长度(1m左右)第16页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法（四）槽钢腰梁设计：基坑支护中，腰梁常常采用槽钢，一般将之视为伸臂多跨连续梁。采用一桩一锚时，腰梁受力见下图，考虑到侧向坑壁的支撑作用，根据结构力学：

11、当一根槽钢长度内有5条以上的锚杆时，可按照5跨连续梁计算。以第3边跨中正弯矩和第3边支座负弯矩作为设计值；（多为此种情况）当一根槽钢长度内有4条的锚杆时，可按照4跨连续梁计算；当一根槽钢长度内有3条的锚杆时，可按照3跨连续梁计算；ThShSh第17页/共323页弯矩：M=表中系数PL剪力：V=表中系数P弯矩：M=0.132 PL剪力：V=表中系数 P五 跨 梁第18页/共323页四 跨 梁第19页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法例如：五跨梁模式和一桩一锚条件下槽钢腰梁弯矩设计值My：My=0.1321.250ThiS2h 其他情况查表可知。第20页/共323页槽钢抗弯验算：如果配置槽钢，

12、槽钢所需的截面抗弯模量Wn（单位：cm3）为：Wn=My/(f)M为槽钢设计弯矩值，1kN.m=1106N.mm，为截面塑性发展系数，一般取1.05；f为槽钢的抗拉强度，N/mm2，一般A3槽钢抗拉强度设计值为210 N/mm2。求出Wn后，按照下表选用槽钢，查表得出某型号槽钢的Wx，要求Wx Wn。当一根不够，选用两根。两根还不够，则加大型号，相应Wx增大，直至符合要求。例如：已知弯矩设计值为18kN.m，选用A3槽钢，则：Wn=M/(f)=18106/（1.05210）=81633mm3=81.6cm3,查下表，2根10槽钢，239.7=79.481.6，基本符合要求。1根16槽钢，Wx=

13、11781.6，符合要求。另外，槽钢要同时满足抗剪切验算要求；如果抗剪验算不符合要求，槽钢尺寸要加大。锚头锁定（焊接或螺帽）要符合要求。第21页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法（五）入土深度和桩长计算：方法一：程良奎1假设一个入土深度，桩底以上所有倾覆力（主动土压力）和抗倾覆力（被动土压力和单位宽度锚杆水平分力）对桩底的力矩平衡，求出临街入土深度。2桩的入土深度=临街入土深度深度增大系数 入土深度增大系数 对于静力平衡法计算者取1.20；对于等值梁法计算者取1.30；入土深度对于单支点桩锚支护，不宜小于0.3h；对于多支点桩锚支护，不宜小于0.2h；同时要满足整体稳定性分析要求。第22页

14、/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法方法二：JGJ120-99建筑基坑支护技术规程 按照整体稳定性分析方法（圆弧条分法），首先根据当地基坑支护经验假设一个入土深度；在满足构造深度要求的假设经验深度下，如果满足整体稳定性分析安全系数大于1.3，则假设的入土深度满足要求（必须满足构造深度要求）。入土深度构造要求：对于单支点桩锚支护，入土深度不宜小于0.3h；对于多支点桩锚支护，入土深度不宜小于0.2h；第23页/共323页7.1桩锚支护设计等值梁法方法三：GB50007-2002建筑地基基础设计规范 假设一个入土深度，桩底以上所有主动和被动土压力以及单位宽度的锚杆水平分力Thi，对桩底求弯矩，满

15、足：注意：1）一般基坑支护结构满足抗倾覆稳定要求时，抗滑动自然满足。满足整体稳定分析要求时，抗隆起稳定分析自然满足。2）当基坑边坡不仅仅满足朗金条件或库仑条件，而又可采用滑坡推力方法时，滑动力为滑坡推力加上朗金土压力。第24页/共323页Th1Thi坑底hhpiEpiEaihaihti第25页/共323页7.2桩锚支护设计静力平衡法 静力平衡法计算方法大体与等值梁方法差不多，只是两者有以下区别：1）求坑底以下假想铰点采用弯矩零点；2）求单位宽度锚杆水平分力Thi时，不采用假想铰点以上所有力对铰点求弯矩之差；而采用假想铰点以上所有力之差；即静力平衡。其他步骤和方法与等值梁方法相同。第26页/共3

16、23页桩锚支护设计计算实例分析和补充见补充材料：程良奎：深基坑工程锚固结构的设计和计算。实例再补充如下：一注意事项：1）该材料计算的桩身弯矩、剪力均为单位宽度下的计算值和设计值（乘以荷载分项系数1.250），如果用于设计时，桩身内力设计值还应该乘以桩的中心距。经验上，一般采用规程土压力计算方法算出的桩身内力偏大，有经验时，一般乘以一个0.60.8的折减系数，大多取0.74左右。因此，有经验时，可以按照折减后的内力设计值配筋。或者采用单位宽度（不能太大）桩身内力设计值配筋。2）该材料中，锚杆拉力计算值为单位宽度下的水平拉力Ti，乘以荷载分项系数1.250后，变为单位宽度下的锚杆水平拉力设计值。用

17、于计算锚杆设计设计轴力时，还要乘以一个锚杆的水平间距，除以一个锚杆倾角的余弦cos。第27页/共323页桩锚支护设计计算实例分析和补充例题131：P270二例题131：P270：补充：静力平衡法设计单支点桩锚支护。1锚杆的倾角可以调整，原则上要求锚固段中点深度距离地表应该大于4m左右；且锚固段设置于土质好的土层中，以得到较大的锚固力；一般倾角大多度在1535度左右。2坑底假想铰点为弯矩零点；要试算得出此点。假设在坑底以下第2层土中。3单位宽度锚杆水平分力Th1，即：材料中T1，采用铰点以上主、被动土压力的差值静力平衡条件；4桩的直径D和中心距Sh、配筋、锚杆设计：方法一：可以采用经验数据；例如

18、本例基坑深度为9m，桩身直径D可取0.81m，上部为淤泥质土，经验间距1.21.5D，如取：D=1m，Sh=1.3m，C25混凝土，HRB335钢筋；第28页/共323页桩锚支护设计计算实例分析和补充例题131：P270桩身配筋：已知单位宽度桩身弯矩M=367.3KN.m/m，取：D=1m，Sh=1.3m，C25混凝土，HRB335钢筋；二级基坑；按照教材简化方法均匀配筋，不考虑桩身内力的折减。fcm=fc=11.90.9=10.7N/mm2（挖孔桩）；fy=300N/mm2；桩截面积A=785400mm2，主筋保护层厚度取50mm，桩半径r=500mm，主筋所在圆半径rs=450mm，桩身弯

19、矩设计值M=367.3 1.250 Sh=597KN.m 按照教材配筋步骤P84：第一步：计算m=M/(fcmAr)=0.1421 第二步：P150查表求=0.1724 第三步：As=(fcmA)/fy=4920mm2；第四步：As=（0.86r/rs）As=(0.86500/450)4920=4701mm2；第五步：取直径d=25mm的HRB335级钢筋，截面积为490mm2，共需要4701/490=9.6根，取10根直径d=25mm的HRB335级钢筋。第六步：验算最小配筋率和主筋间距：=10490/785400=0.62%大于min=0.4%，符合最小配筋要求；主筋所在圆净长度Dsnd=

20、3.149001025=2576mm，2576/10=258mm，假设混凝土粗骨料最大粒径40mm，要求大于其1.2倍，2891.240=48mm，主筋净间距符合要求。所以，取10根直径25mm的HRB335钢筋符合要求。第29页/共323页桩锚支护设计计算实例分析和补充例题131：P270 按照JGJ120-99编写组推荐简化公式计算：该方法比教材简化方法稍微偏于安全。第30页/共323页第31页/共323页桩锚支护设计计算实例分析和补充例题131：P270锚杆设计：例题13.1已计算出单位宽度锚杆水平分力Th=172.31KN/m；锚杆倾角考虑地层条件取30度。锚杆轴力设计值T=172.3

21、1 1.250 Sh/cos =172.31 1.2511.3/cos30=323.3KN 已根据弯矩为零条件，计算出铰点E在第四层土顶部以下2.7m；铰点以上主动区土层内摩擦角加权平均值=13.50；锚杆钢筋直径d：如果锚杆钢筋采用HRB335钢筋，抗拉强度设计值fy=300MPa，则：d2fy/4 T=323.3KN 可求得d=37 mm，取一根直径38mm的HRB335钢筋；如果锚杆钢筋采用多根HRB335钢筋（一般最多不超过3根），则：Asfy T=323.3KN 可求得As=1078mm2，取2根直径28mm的HRB335钢筋；或者取3根直径22mm的HRB335钢筋，均可满足要求。

22、第32页/共323页ABC2.7m1.5m300 2.5m6.5m3.5m7.2m铰点EF根据三角形ACF的三角关系换算可得:AC=7m，AG=16m，CG=9mG300第33页/共323页第34页/共323页 假设第三、第四层土的粘结强度极限值分别为u3=60KPau4=80KPa（实际工程由抗拔试验确定）；钻孔直径150mm。由上述计算可知，第三层土能够提供的锚固段长度为7.8m，第三层土能够提供的锚固力设计值为:T3=Du3Lm3/1.3=3.140.15607.8/1.3=170KN，小于锚杆设计轴力323.3KN，差值T为154KN，这部分锚固力由第四层土提供。所以，第四层土中的锚固

23、段长度为：T=154=Du4Lm4/1.3 本式只有Lm4未知，可解。解得：Lm4=5.3m 所以本例锚固段长度取Lm=Lm3+Lm4=7.8+5.3=9.1 钻孔长度=Lf+Lm+D/(2cos)=8.2+9.1+1/(2cos30)=17.9m；钢筋长度=钻孔长度+锚头长度1m左右=18.9m。第35页/共323页桩锚支护设计计算实例分析和补充例题131：P270槽钢腰梁设计：材料中已经计算出单位宽度锚杆的水平分力为172.31KN/m，按照多跨梁（五跨）内力结构力学计算，假设采用一桩一锚，则腰梁弯矩设计值为：My=0.1321.250ThiS2h=0.1321.251172.311.32

24、=48KN.m A3槽钢所需截面抗弯模量为：Wn=M/(f)=48106/(1.05210)=217687mm3=218cm3；可选用2根 16槽钢，2117=234218cm3，符合要求。第36页/共323页第37页/共323页桩锚支护设计计算实例分析和补充例题131：P270入土深度核算：假设桩身入土深度在第四层土顶部以下t米满足要求。此桩长范围内的土压力计算结果详见补充材料图13-16。以桩底为铰点，倾覆力为主动土压力；抗倾覆力为被动土压力和Th。极限平衡时：156.08（1.5-0.809+t）+124.89tt/2+0.546.816ttt/3+172.31(6.5+1.5+t)=7

25、.25（0.357+6.5+1.5+t）+186.39(6.5-2.013+1.5+t)+99.57(6.5-3.5-1.737+1.5+t)+48.951.5(t+0.75)+44.36 tt/2 化简可得：t3+5.16t24.9t3.89=0 用试算法可得：t=1.4，取极限状态时入土深度hd=1.4+1.5=2.9m，设计入土深度取1.20 2.9=3.48m。取3.5m（程良奎：浅埋状态静力平衡法设计入土深度系数1.20）桩长9+3.5=12.5m.第38页/共323页悬臂支护设计计算实例分析和补充例题:132：P274三例题132：P274：补充：钢筋混凝土悬臂桩支护。条件同例题1

26、3-1。材料P274275已经计算出单位宽度的桩身弯矩计算值M为2002.8KN.m/m(一)入土深度：假设桩身入土深度在第四层土顶部以下t米满足要求。此桩长范围内的土压力计算结果详见补充材料图13-18。以桩底为铰点，倾覆力为主动土压力；抗倾覆力为被动土压力。极限平衡时：156.08（1.5-0.809+t）+124.89tt/2+0.546.816ttt/3=7.25（0.357+6.5+1.5+t）+186.39(6.5-2.013+1.5+t)+99.57(6.5-3.5-1.737+1.5+t)+48.951.5(t+0.75)+44.36 tt/2 化简可得：t3+5.16t226

27、.99t179.34=0 用试算法可得：t=5.5，取极限状态时临界入土深度hd=5.5+1.5=7m，设计入土深度取1.40 7=9.8m。（程良奎：悬臂状态设计入土深度系数1.40，与JGJ120-99不同，JGJ120-99 为1.20）所以桩长为9+9.8=18.8m.第39页/共323页悬臂支护设计计算实例分析和补充例题:132：P274(二)桩身配筋：1桩身设计弯矩：材料P275已计算出单位宽度的桩身弯矩计算值M为2002.8KN.m/m；桩身弯矩设计值M=1.250ShM=3255KN.m 此弯矩设计值太大，根据经验乘以一个折减系数0.74，则折减后的桩身弯矩设计值为：2405

28、KN.m，还是很大。说明：1）超过一定深度时，运用悬臂结构不适合，很不经济。2）说明基坑开挖一定要符合设计工况，本例条件与上例相同，但桩身设计弯矩相差3255/597=5.5倍。如果上例题中不是分步开挖与支护，而是一步开挖到底，则此时相当于悬臂结构支护；而实际桩身配筋是按照桩锚支护配筋，桩身弯矩设计值仅仅相当于悬臂结构的1/5.5；此时只有一个结果：断桩或者倾覆破坏（按照桩锚支护配筋桩的入土深度小，弯矩也小）为说明悬臂桩的配筋方法，按照经验折减后桩身设计弯矩2405KN.m配筋：特别注意开挖与支护的协调第40页/共323页悬臂支护设计计算实例分析和补充例题:132：P274 假设取：D=1m，

29、Sh=1.3m，C30混凝土，HRB335钢筋；2 按照教材简化方法均匀配筋。fcm=fc=14.30.9=12.9N/mm2（挖孔桩）；fy=300N/mm2；桩截面积A=785400mm2，主筋保护层厚度取50mm，桩半径r=500mm，主筋所在圆半径rs=450mm，桩身弯矩设计值M=2405KN.m 按照教材配筋步骤P84：第一步：计算m=M/(fcmAr)=0.4748 第二步：P150查表求=0.6357 第三步：As=(fcmA)/fy=21469mm2；第四步：As=（0.86r/rs）As=(0.86500/450)=20515mm2；第五步：取直径d=32mm的HRB335

30、级钢筋，截面积为804mm2，共需要25.5根，取26根直径d=32mm的HRB335级钢筋。第六步：验算最小配筋率和主筋间距：这么大的配筋肯定符合最小配筋要求；主筋所在圆净长度Dsnd=3.149002632=1994mm，1994/26=76.7mm，假设混凝土粗骨料最大粒径40mm，要求大于其1.5倍，76.71.540=60mm，主筋净间距符合要求。所以，取26根直径32mm的HRB335钢筋符合要求。第41页/共323页基坑外侧基坑内侧第42页/共323页悬臂支护设计计算实例分析和补充例题:132：P274假设取：D=1m，Sh=1.3m，C30混凝土，HRB335钢筋；3按照教材简

31、化方法计算单边配筋：试配钢筋 教材简化方法单边配筋取s=1/4 按照教材配筋步骤P84：第一步：计算m=M/(fcmAr)=0.4748 第二步：P151查附表7的续表表求=0.3592 第三步：As=(fcmA)/fy=12131mm2；第四步：As=（0.86r/rs）As=(0.86500/450)=11592mm2；第五步：取直径d=32mm的HRB335级钢筋，截面积为804mm2，共需要14.4根，取15根直径d=32mm的HRB335级钢筋。这15根钢筋配置圆弧圆心角度为2s(n-1)/n，长度Ls=Dss(n-1)/n=3.149000.2514/15=659mm，净长度为65

32、9-1532=179mm，因此抗拉钢筋的间距为179/（15-1）=12.8mm，小于60mm 第六步：验算最大、最小配筋率和主筋间距：这么大的配筋肯定符合最小配筋要求；但是主筋间距不符合要求。因此，最好按照双边局部均匀配筋，或者桩直径、混凝土等级等参数值加大。第43页/共323页悬臂支护设计计算实例分析和补充例题:132：P274双边局部均匀配筋：桩直径1m。1取受拉区主筋s=1/3，取混凝土受压区c取0.42计算受拉区钢筋最大配筋量As1和实际能配的配筋量：假设取直径32mm的HRB335级钢筋，单根截面积804mm2，需要10350/804=12.9根，取13根，配置在Ls=Dss(n-

33、1)/n长度范围，共Ls=880mm，受拉区主筋净间距总长Ls=880-1332=464mm，464/（13-1）=38.7mm，根本不能满足主筋间距要求。因此在s=1/3范围内，不能配10350mm2的直径32mm的HRB335。取比1.5domax大一倍以上的间距，本例1.5domax=60mm，取120mm，s=1/3范围内，近似可配Dss/120=7.8根，取7根，面积共7804=5628mm2。3计算受拉区钢筋和受压区混凝土的抗弯能力Mu：Mu=1553KN.m4弯矩差值M=M-Mu=24051553=852KN.m5计算受压区钢筋面积As：布置受压区钢筋的重心至圆心的距离大于等于受

34、拉区钢筋重心至圆心的距离第44页/共323页第45页/共323页6受拉区钢筋面积As=As+As1=5628+3816=9444mm2，共9444/804=11.7根，取12根；布置在2s（n-1）/n角度范围内，Ls=Dss(n-1)/n，长度864mm，净长度864-1232=480mm，480/（n-1）=460/14=43.64，间距仍然不满足要求。因此，在本例条件下，采用的桩的直径扩大到1.1m，其他条件不变，进行计算。第46页/共323页悬臂支护设计计算实例分析和补充例题:132：P274重新计算配筋：双边局部均匀配筋：直径D增大至1100mm，Ds=1000mm，其他条件不变。1

35、取受拉区主筋s=1/3，取混凝土受压区c取0.42计算受拉区钢筋最大配筋量As1和实际能配的配筋量：假设取直径30mm的HRB335级钢筋，单根截面积707mm2，需要12523/707=17.7根，取18根，配置在Ls=Dss(n-1)/n长度范围，共Ls=989mm，受拉区主筋净间距总长Ls=880-1830=449mm，449/（18-1）=26.4mm，根本不能满足主筋间距要求。因此在s=1/3范围内，不能配12523mm2的直径30mm的HRB335。取比1.2domax大一倍以上的间距，本例1.5domax=60，取120mm，s=1/3范围内，近似可配Dss/120=7.8根，取

36、7根，面积共7707=4949mm2。3计算受拉区钢筋和受压区混凝土的抗弯能力Mu：Mu=1807KN.m4弯矩差值M=M-Mu=24051807=601KN.m5计算受压区钢筋面积As：第47页/共323页第48页/共323页6受拉区钢筋面积As=As+As1=4949+2422=7371mm2，共7371/707=10.4根，取11根；布置在2s（n-1）/n角度范围内，Ls=Dss(n-1)/n，长度952mm，净长度952-1130=622mm，622/（n-1）=622/10=62，间距满足要求。7受压区配筋面积2422mm2，取直径30mm的HRB335钢筋，需要2422/707=

37、3.4根，取4根，配置在2s（m-1）/(2m)角度范围内，Ls=Dss(m-1)/(2m)，长度393mm，净长度393-430=273mm，273/（m-1）=273/3=90.9，间距满足要求。因此，在本例条件下，采用的桩的直径扩大到1.1m，其他条件不变时，受拉区配筋取11根，受压区配筋取4根，直径30mm的HRB335钢筋，满足要求。其他区域取直径25mm的HRB335钢筋为构造配筋，间距250mm。构造配筋区域长度=Ls=DsDss(m-1)/2m Dss(n-1)/n =3142-393-952=1797mm，每边长度1797/2=899mm，按照间距250mm，每边可以配899

38、/250-1=2.6根，取3根，间距899/4=225mm。共6根直径25mm的HRB335构造钢筋。第49页/共323页受拉边11根受压边4根均匀配筋：26根直径32mm，HRB335，面积20910mm2;双边局部配筋：HRB335主筋15根，直径30mm;构造钢筋6根，直径25mm，总计面积13550mm2.节约面积约35%第50页/共323页桩锚支护设计计算实例分析和补充例题133：P278四例题133：P278279：补充：深埋条件下单支点桩锚支护（等值梁法）。条件同例题13-1。（一）土压力零点为铰点：不存在，坑底以下ep均大于ea，取坑底为铰点；（二）求出单位宽度锚杆水平分力Th

39、为155.7KN/m；（三）极限状态时嵌固深度为1.5+2.22=2.72；系数1.30，嵌固深度取1.32.72=4.84，取4.9m。（四）已经计算出桩身单位宽度的弯矩设计值M取坑底上、下弯矩的绝对值的最大者：M=311.9KN.m/m 假设取：D=1m，Sh=1.3m，C25混凝土，HRB335钢筋；二级基坑 桩身弯矩设计值M=311.9 1.250 Sh=507KN.m 桩身配筋、锚杆设计等计算方法同静力平衡法，只是具体数值不一样。第51页/共323页桩锚支护设计计算实例分析和补充例题134：P280285五例题134：P280285：补充：多层锚杆深埋条件下桩锚支护（等值梁法）。条件

40、同例题13-1。计算过程同单支点桩锚支护，只是要分步计算当前基坑深度下单位宽度桩身内力、锚杆水平分力等等；并且算出的单位宽度桩身内里和锚杆水平分力在下部开挖计算时保持不变，即Thi-1作为第i步开挖时的已知值参与计算。入土深度系数为1.30，其他方法相同。第52页/共323页桩锚支护设计计算实例分析和补充例题133：P278第53页/共323页7.3.2 内支撑的设计第54页/共323页7.3.2 内支撑的设计第55页/共323页7.3.2 内支撑的设计第56页/共323页7.3.2 内支撑的设计第57页/共323页7.3.2 内支撑的设计第58页/共323页7.3.2 内支撑的设计第59页/

41、共323页7.3.2 内支撑的设计第60页/共323页7.3.2 内支撑的设计第61页/共323页7.3.2 内支撑的设计第62页/共323页7.3.2 内支撑的设计第63页/共323页7.3.2 内支撑的设计第64页/共323页7.3.2 内支撑的设计第65页/共323页7.3.2 内支撑的设计第66页/共323页7.3.2 内支撑的设计第67页/共323页7.3.2 内支撑的设计第68页/共323页7.3.2 内支撑的设计第69页/共323页7.3.2 内支撑的设计第70页/共323页7.3.2 内支撑的设计第71页/共323页7.3.2 内支撑的设计第72页/共323页7.3.2 内支撑

42、的设计第73页/共323页7.3.2 内支撑的设计第74页/共323页7.3.2 内支撑的设计第75页/共323页7.3.2 内支撑的设计第76页/共323页7.3.2 内支撑的设计第77页/共323页7.3.2 内支撑的设计第78页/共323页7.3地下连续墙+支撑设计7.3.1墙身内力和配筋、入土深度、稳定分析 如果采用地下连续墙+锚杆，方法同桩锚支护，只是桩身配筋采用矩形截面，配筋计算方法同混凝土结构课程。如果采用地下连续墙+内支撑，设计方法大体同桩锚支护，桩身配筋采用矩形截面，配筋计算方法同混凝土结构课程。两者区别是地下连续墙+内支撑方案设计时，多了内支撑设计和考虑拆除每步支撑的工况时

43、的强度和变形核算。第79页/共323页7.3.2 内支撑的设计第80页/共323页7.3.2 内支撑的设计第81页/共323页7.3.2 内支撑的设计第82页/共323页7.3.2 内支撑的设计第83页/共323页7.3.2 内支撑的设计第84页/共323页7.3.2 内支撑的设计第85页/共323页7.3.2 内支撑的设计第86页/共323页7.3.3 拆除内支撑工矿的核算第87页/共323页7.3.3 拆除内支撑工矿的核算第88页/共323页7.3.3 拆除内支撑工矿的核算第89页/共323页7.3.3 拆除内支撑工矿的核算第90页/共323页7.3.3 拆除内支撑工矿的核算第91页/共3

44、23页7.3.3 拆除内支撑工矿的核算第92页/共323页7.3.3 拆除内支撑工矿的核算第93页/共323页第94页/共323页第八章 双排护坡桩和拱形支护结构8.1双排护坡桩双排护坡桩：将单排排桩在数量、桩径等保持不变的情况下，拆开排成2排，三角形或者矩形布置；2排桩之间通过联系梁连接，可以在工程量不变甚至减小的情况下，大大增加基坑边壁的稳定性，减少位移。坑底单排桩双排桩前排桩后排桩第95页/共323页8.1双排护坡桩一双排桩支护结构的土压力：第96页/共323页8.1双排护坡桩第97页/共323页8.1双排护坡桩第98页/共323页8.1双排护坡桩第99页/共323页8.1双排护坡桩第1

45、00页/共323页8.1双排护坡桩第101页/共323页8.1双排护坡桩第102页/共323页8.1双排护坡桩第103页/共323页8.1双排护坡桩第104页/共323页8.1双排护坡桩第105页/共323页8.1双排护坡桩第106页/共323页8.1双排护坡桩第107页/共323页8.2.1拱形支护结构概述一拱形支护结构常用形式：1圆形2椭圆形3抛物线形4连拱支护结构：大直径钢筋混凝土桩+小桩（钢筋混凝土小桩或者搅拌桩）二拱形支护结构特征：1结构受力合理：将弯曲拉力转化为轴向压力；2结构可靠安全：充分发挥混凝土抗压强度；圆形、椭圆形和抛物线形拱形支护还可以逆作法施工。用有限的材料获得最大的截

46、面模量和截面惯性矩，大大提高支护结构的稳定性和刚度，变形较小；也可以适当增加一些撑、锚；3施工方便：地下施工空间大；如果采用逆作法施工时，挖土和支护同步交叉进行，独占工期很少，施工象做混凝土地梁一样方便；施工速度快。4造价较低；5占地范围比悬臂式结构大，但大多不需占用侧壁建筑物以下的地下空间；支撑过多，施工不便，速度慢，影响地下工程质量、进度；锚杆可能也有不能施工的时候（因为锚杆要占用临近地下空间，当临近建筑地基埋深较大，距离基坑又近时；或者临近业主不允许施工锚杆时；）第108页/共323页第109页/共323页8.2.1拱形支护结构概述三拱形支护结构适用范围：1基坑范围大，开挖深度大的基坑；

47、2环境要求严格，用常规的单排桩（墙）或者重力式挡土墙不能满足强度和变形要求时；3加内支撑或者锚杆难以实施时或者周围环境不允许时；4施工工期有明确限制，坑内不允许有障碍；5常规支护结构经济效益欠佳时。具体结合工程情况、环境条件、工程地质水文地质条件、基坑开挖深度、施工工艺特点、管理水平、工期等综合分析，合理运用，确保安全、节省投资。第110页/共323页8.2.2逆作闭合拱墙8.2.2.1逆作闭合拱墙一般要求一形式：根据基坑特征采取全封闭或者局部拱墙；拱墙轴线矢跨比不一小于1/8；基坑深度不宜大于12m（实践中已突破）；有地下水时应截水或降水；二施工：水平上分段长度不宜超过12m。砂土或软土不宜

48、超过8m；垂向上分步开挖高度不宜超过2.5m；上道拱合拢且强度超过设计强度的70%时，才可开挖下一步；上下两道拱墙的施工缝应错开，错开距离不宜小于2m；拱墙连续作业，每道拱墙施工时间不超过36h；坑内积水坑远离坡脚至少3m；逆作法施工质量检测：有质量疑问时，用钻心法取样，1组/1000，每组至少3个样；三构造要求：混凝土强度至少C25；截面“Z”字形；上下端宜加肋梁；基坑较深，一道“Z”拱墙不够，可摄设多道；沿着高度肋梁竖直间距不宜大于2.5m；水平方向通长双向配筋；总配筋率不小于0.7%；圆拱最小厚度400mm，其他拱最小厚度500mm；逆作拱墙不应作防水体系用。第111页/共323页8.2

49、.2.1逆作拱墙一般要求四支护基坑高度验算：当坑底为砂土时，还应该验算抗渗稳定性。不符合要求，采取微型桩、搅拌桩等超前支护；五JGJ120-99逆作拱墙支护内力设计规定：1初始水平应力可按照水平荷载标准值计算；2封闭结构按照杆件有限元方法分道计算内力；3反力可采用“m”法计算；4水平荷载最大值不应超过水平荷载标准值。第112页/共323页8.2.2.2 椭圆形闭合逆作拱墙设计结构力学设计方法：一土压力计算：1按照别列赞采夫公式计算：第113页/共323页8.2.2.2 椭圆形闭合逆作拱墙设计2：按照JGJ120-99计算水平荷载标准值；3在水平荷载标准值的基础上，简化成梯形分布荷载；如天津实测

50、基础上提出或者直接采用各地的经验土压力0.25H0.75HHeaea=Ea/0.875H第114页/共323页8.2.2.2 椭圆形闭合逆作拱墙设计二拱圈厚度：R为圆形拱圈半径1JGJ120-99：圆形拱圈厚度400mm；其他500mm；2上海：厚度R/30左右；且不宜小于400mm3王铁宏等：深基坑支护结构与桩基工程新技术，中国环境科学技术出版社，1997。一般500600mm，2层及2层以上地下室800mm或以上；4江正荣等：简明施工计算手册，中国建筑工业出版社，1995 根据长细比控制：圆形闭合拱圈厚度：混凝土 1.82R/24；钢筋混凝土1.82R/30；第115页/共323页8.2.