某地下车库基坑支护工程毕业设计(5)

国家安全部行政管理局地下车库基坑支护工程设计

承载力系数:Nq = tg(45+

2

?1X? tgφ1?

)e=2.73 2 Nc = (Nq-1)C1tgφ=19.5

??h??q?C1??c8.7?2.6?2.73?31.4?19.5 Ks ==

10.7?(14?2.6)?20??(??h)?? =3.4 ＞ 1.2 故满足抗渗要求。

二. 桩锚支护设计

由于采用深层搅拌法联合支护,形成一道挡土挡水帷幕，深层搅拌桩与灌注桩间距为1.2m。本设计采用明沟排水降低深层搅拌桩帷幕内侧水位。因深层搅拌桩起到挡土作用，可分担30％的主动土压力，故以下计算土压力应取70％。

⑴ 深埋单锚式板桩

① 绘土压力分布与相当梁弯矩图

3

根据勘察报告对18m以内各土层力学指标进行加权平均计算得：γ0=10.3 KN/m (浮容重)，φ0=22°，C0=23.7 kpa。由深埋单锚式板桩相当梁计算方法对粘性土略去粘聚力而增加的内摩擦

33

角φ，查表取φ＝32°，γ0=17 KN/m ，查表取q=20 KN/m。根据设计要求取锚头距地表Z＝3.5m。计算主、被动土压力系数得：

?a?tg2(45??)?0.31；?p?tg2(45??)?3.25。

22则b点主被动土压力强度eb?70%?eb?0.7?????a?0.7?60.1?42.0KPa

/??RaOH1h'bdcfe图2.6 相当梁法板桩计算简图xt1Pot0

② 求t0：t0＝

??a＝1.2 m

?p??a③取d点为相当梁支点，则∑Md=0 Ra（H-Z+t0）－

eb(??Z)??Zet2t(+t0)－b0·0=0, 2323代入已知数据可得：Ra=123.7 KN/m

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由∑Ma=0求P0： P0（H-Z+t0）－

eb(??Z)2(??Z)ebt0t·－·（0+H-Z）=0， 2323代入已知数据可得：P0=122.5 KN/m ④ 求Mmax作用点： h1?2Ra=7.0 m ?Ka⑤ 求最大弯矩Mmax：Mmax?Ra?(h1??)???h13?a2?3=156.6 KN·m/m

⑥求受被动土压力段x：x=

6?0=3.9 m

?(Kp-?a)入土深度t1=t0+x=1.2+3.9=5.0 m

实际入土深度t=（1.1～1.2）t1=5.5～6.0 m，取t=5.6 m；需桩全长17 m。 对弯矩加以修正 ： M=0.74 Mmax=115.4 KN·m/m。

⑦对钻孔灌注桩其抗弯计算的假定条件为圆形截面，则钢筋混凝土钻孔灌注桩的弯矩设计值M由下式表达：

M?2sin???sin??tfcmr3sin3???fyAsrs 3?针对本设计方案设钻孔灌注桩φ600mm，C25混凝土，配16φ20的Ⅰ级热轧钢筋，下面求该桩能承受的弯矩设计值。 计算配筋率：ρ= ρ

min

As计算得： ?max

=0.4%＜ρ=

As=1.8%＜ρ?2

故满足配筋要求

2

ⅰ.查表得fcm=13.5 N/mm, fy=210 N/mm。钢筋分布半径应由桩半径减去灌注桩混凝土保护层厚度（不小于5cm）和钢筋半径，即rs=250 mm。

ⅱ.求桩与钢筋截面积： A=π×300= 2.83×10 mm

2

2

5

2

As= 16×π×10 =5.03×10 mm

32

210?5.03?103则：??0.28

fcmA13.5?2.83?105ⅲ.按公式：??1?0.75fyAsfyAsfyAs2fyAs＝0.32 ?(1?0.75)?0.5?0.625fcmAfcmAfcmA及αt =1.25－2α= 0.61

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sinπα=0.84 ；sinπαt=0.94 ⅳ.M?sin???sin??t2fcmr3sin3???fyAsrs 3?3

3

≤2×13.5×300×0.84/3＋210×5030×250×1.78/π =487.7 KN·m

取安全系数为2，则每根桩可承受248.6 KN·m的弯矩，由每延米上所承受最大弯矩为115.4KN·m。故灌注桩的桩间距S=

⑧土层锚杆布置：

支锚力最大值为Ra=123.7 KN/m，应乘以安全系数1.35得锚杆所承受的水平力：

Th=1.35×123.7=159.9 KN/m（每延米）。

土层锚杆头部距地面3.5m，锚孔孔径φ150mm，锚杆向下倾斜15°,已知护桩入土深度t=5.6m。设计采用一桩一锚即锚杆的水平间距为b=2.0m，则每根锚杆实际承受的水平力为：

Th=bTh=2×156.9KN/m=319.8 KN

ⅰ.锚杆的承载能力Tu 锚杆的轴向拉力设计值为 Nt =

／

／

0.5??248.6＝=2.160m,取桩间距S=2.0 m。 115.4?max?h=331.0 KN

cos150取锚杆抗拔安全系数K＝2,则锚杆的极限抗拔力Tu =KNt=662.0 KN ⅱ.锚杆非锚固段长度L0

如下图所示：锚固地层φ=32°, γ0=17 KN/m ,设q=20KN/m BE=(17-3.5)×tg(45-0

3

2

?)= 7.4m 2在△BEF中，根据正弦定理有:

q=20KN/m2???F=

sin?BFEsin?B?FBEFsin610BF=7.4× =6.8 m

sin1040由此非锚固段长度L0=7.0 m ⅲ.锚杆锚固段长度Le

初选锚固段长度Le=14m，则上图中 o点为锚固段的中点有：

BO=BF+FO=7.0+7.0=14.0 m

／

φ/2Cφ/2D图2.7 锚杆长度计算图第 16 页 共 51 页

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h=3.5+BOsin15°=7.1 m

τ= K0γhtgφ=1×17×7.1×tg32°=75.4 KN/m Le=

2

??t662.0 ==18.6 m ?D?3.14?0.15?75.4／

再对原假定锚固段Le=16m予以修正：

h=3.5+(7+

18.6)sin15°＝7.7 m 22

2

2

τ=1×17×7.7×tg32°=81.8 KN/m<100～150 KN/m 取τ=130 KN/m Le =

662.0=12.7 m 取Le=13m

3.14?0.15?1102

ⅳ.拉杆材料选择

锚杆轴向设计拉力值Nt=331.0 KN,采用7φ5钢绞线（其横截面面积为176m，抗拉强度标准值fk≥1860N/mm）。

2

?t331.0?1032则所需钢筋截面积： A===179.7 mm

1860fk由此选用2根7φ5钢绞线做拉杆（2×176＝352 mm>179.7 mm） ⅴ.锚杆支撑腰梁的设计

按简支梁锚杆腰梁的最大弯矩为拉杆作用点处其值为：

M=

2

2

?t?b331.0?2=＝165.5 KN·m 442

取32b槽钢的允许弯曲变形值[?w]=17 KN/cm ，则有

Wx =

?[?w]=973.5cm

3

3

3

经查表[Wx]=509×2=1018 cm > Wx=973.5 cm，强度满足要求。 ⅵ.深部破裂面稳定性验算

如图所示 设δ=0，则Eah与E1h皆看作是水平方向上的力

??arctg17?7.0?37.5?

13(7?)cos15?2G=(7.0+17)×2.0×13.0×17÷2=5320.3 KN

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||¨ q=20KN/m2BEFCQ

D图2.8 锚杆长度计算图2

Eah =［0.5×17×17×0.31＋20×17×0.31］×2.0 =1733.8 KN

E1h=［0.5×17×7.0×0.31+20×7.0×0.31］×2.0 =345.0 KN

由式：Thmax=

2

?ah??1h?G?tg(???)

1?tg??tg(???)1733.8?345.0?5320.3?tg(32?37.5)= 899.7 KN

1?tg15?tg(32?37.5) q=20KN/m2O =

Ks=

?hmax899.7 ==2.8＞1.5 319.8?hH说明深部破裂面稳定无问题 ⑨ 基坑的稳定性验算

为了保证基坑底的稳定性，本方案将以抗滑动 的力矩平衡条件保证基坑底的稳定性。 对抗滑动力矩Mr积分得：