基坑工程讲设计与计算排桩.pptx
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1、排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。图3-5 排桩支护的类型第1页/共59页(1)柱列式排桩支护:当边坡土质尚好、地下水位较低时,可利用土拱作用,以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡,如图3-5a所示。(2)连续排桩支护(图3-5b):在软土中一般不能形成土拱,支挡结构应该连续排。密排的钻孔桩可互相搭接,或在桩身混凝土强度尚未形成时,在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来,如图3-5c所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩,如图3-5d、e所示。(3)组合式排桩支护:在地下水位较高的软土地区,可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式,如图3-5f所示。第2
2、页/共59页(1)无支撑(悬臂)支护结构:当基坑开挖深度不大,利用悬臂作用挡住墙后土体。(2)单支撑结构:当基坑开挖深度较大时,可以在支护结构顶部附近设置一单支撑(或拉锚)。(3)多支撑结构:当基坑开挖深度较深时,可设置多道支撑,以减少挡墙的压力。第3页/共59页悬臂式围护结构内力分析(排桩、板桩)计算简图(均质土)排桩变位净土压力分布简化处理后的净土压力分布第4页/共59页第5页/共59页 静力平衡法当板桩处于平衡状态,此时所对应的板桩的入土深度即是保证板桩稳定的最小入土深度。根据板桩的静力平衡条件可以求出该深度。作用在板桩上的水平力之和等于0,各力距任一点力矩之和等于0的静力平衡条件,建立
3、静力平衡方程t第6页/共59页 土压力计算(朗肯土压力理论)确定板桩入土深度 t 基坑底土压力thDz1z2pah地面超载第7页/共59页thDz1z2pah 确定净土压力p=0的深度D第8页/共59页thDz1z2pah 确定深度 h+z1及h+t 处的净土压力第9页/共59页 确定最小入土深度 t 当板桩入土深度达到最小入土深度 t 时,应满足作用在板桩上的水平力之和等于0,各力距任一点力矩之和等于0的静力平衡条件,建立静力平衡方程,可以求得未知量 z2 及板桩最小入土深度 t:求解上述联立方程,可以得到未知值 z2,t(也可以采用试算法计算),为安全起见,计算得到的 t 值还需乘以1.1
4、的安全系数作为设计入土深度,即实际的入土深度=1.1t。第10页/共59页 板桩内力计算 计算板桩最大弯矩时,根据在板桩最大弯矩作用点剪力等于0的原理,可以确定发生最大弯矩的位置及最大弯矩值。对于均质无粘性土(c=0,q0=0),根据图示关系,当剪力为0的点位于基坑底面以下深度 b 时,则有:解出b后,即可求得Mmax:hbz1第11页/共59页 布鲁姆法(均质土)基本原理:布鲁姆法以一个集中力 Ep代替板桩底出现的被动土压力,根据该假定建立静力平衡方程,求出入土深度及板桩内力。计算板桩入土深度 t 对板桩底C点取力矩,由Mc=0得到:OhtluEpEpE4E1E2E3PCxxma第12页/共
5、59页 在均质土条件下,净土压力为0的O点深度可根据墙前与墙后土压力强度相等的条件算出(不考虑地下水及顶面均布荷载的影响,c=0,q0=0):代入前式求解方程后可求得未知量x,板桩的入土深度按下式计算:t=u+1.2x 为便于计算,建立了一套图表,利用该图表,可用图解法确定未知量 x 值,其顺序如下:u 令中间变量:第13页/共59页v 再令:w 根据求出的m、n值,查图表确定中间变量,从而求得:x=l,t=u+1.2x第14页/共59页第15页/共59页 内力计算 最大弯矩发生在剪力Q=0处,如图设O点以下xm处的剪力Q=0,则有:最大弯矩:OhtluEpEpE4E1E2E3PCxxma第1
6、6页/共59页题1:某悬臂板桩围护结构如图示,试用布鲁姆法计算板桩长度及板桩内力。6mluE3E1E2Paq=10kN/m2 c=0=34=20kN/m3第17页/共59页解:板桩长度第18页/共59页查表,=0.67,x=l=0.676.57=4.4mt=1.2x+u=1.24.4+0.57=5.85m板桩长=6+5.85=11.85m,取12m。第19页/共59页 计算最大弯矩第20页/共59页单支点围护结构内力分析(排桩、板桩)顶端支撑的排桩结构,有支撑的支撑点相当于不能移动的简支点,埋入地中的部分,则根据入土深度,浅时为简支,深时为嵌固。在确定板桩的入土深度时,太浅则踢脚破坏,较深时则
7、不经济。比较合理的入土深度为下图所示的第3种状态所处的入土深度。一般按该种状态确定板桩的入土深度 t。第21页/共59页第22页/共59页第23页/共59页第24页/共59页第25页/共59页第26页/共59页 内力计算方法(均质土)静力平衡法(埋深较浅,下端铰支,前图a计算图式)根据图示所示静力平衡体系,根据A点的力矩平衡方程及水平方向的力平衡方程,可以得到两个方程:根据上述方程求解出板桩的入土深度 t 及反力 R htREpEaAd第27页/共59页对支撑 A 点取力矩平衡方程:由水平方向的静力平衡方程:根据剪力为 0 的条件,可以求得最大弯矩的位置:板桩截面最大弯矩:第28页/共59页等
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