某地下车库基坑支护工程毕业设计(8)

国家安全部行政管理局地下车库基坑支护工程设计

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：

2sin???sin??tfcmr3sin3???fyAsrs 3?sin2???fcmA(1?)?(???t)fyAs?0

sin??αt =1.25－2α （当α＞0.625时αt=0） M?式中 M —— 弯矩设计值，N ·mm； A —— 桩截面积，mm2； As —— 纵向钢筋全截面积，mm； r —— 桩截面圆半径，mm； rs—— 钢筋分布半径，mm；

α—— 反映受压混凝土面积的角，即弓形面积对应圆心角除以

2π的值；

αt —— 受拉钢筋面积与纵钢筋全面积的比值； fcm —— 混凝土弯曲抗压强度设计值，当桩的直径或边长

＜300mm时，应乘以0.8予以折减；

fy —— 钢筋抗拉强度设计值，可参见有关表格， N/mm2。

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=0.4%＜ρ=

As计算得： ?max

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?105第 29 页 共 51 页

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ⅲ.按公式：??1?0.75fyAsfyAs2fyAs＝0.32 ?(1?0.75)?0.5?0.625fcmAfcmAfcmA及αt =1.25－2α= 0.61 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

／

／

0.5??248.6＝=2.160m,取桩间距S=2.0 m。 115.4?max=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 =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 , φ/23

?h=331.0 KN 0cos15 q=20KN/m2BEF设q=20KN/m

0?则BE=(17-3.5)×tg(45-)= 7.4m 22

Cφ/2在△BEF中，根据正弦定理有:

D???F=

sin?BFEsin?B?F图3.2 锚杆长度计算图sin610BF=7.4× =6.8 m 0sin104第 30 页 共 51 页

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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 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

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=20KN/m2

||¨BEFCQD图3.3 锚杆长度计算图 ??arctg17?7.0?37.5?

13(7?)cos15?22

G=(7.0+17)×2.0×13.0×17÷2=5320.3 KN 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)

1?tg15?tg(32?37.5) =

= 899.7 KN Ks=

?hmax899.7 ==2.8＞1.5 说明深部破裂面稳定无问题 433.0?h⑨ 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。

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q=20KN/m2OHE1基坑底面BMhDds图3.4 桩体坑隆起示意图

对抗滑动力矩Mr积分得：

??H2?124???Mr?katg??(?qH)D?qfD2?rD2??tg?qf?D2??D3??C(HD??D2)?Mh233?4??2? 滑动力矩： Ms =

1212

(rH+q)D=×(17×11.4+20)×5.6=3352.4 KN·m/m 221基坑地面处墙体的极限抵弯矩Mh=×146.9=49.0 KN·m/m

3qf =rH+q=17×11.4+20=219.8 KN/m Ka=tg（45－

2

0

2

?）=0.31 2??H2?124????r??a?tg??(?qH)D?qf?D2?rD2??tg??qf?D2??D3??C(HD??D2)?Mh233?4??2? =0.31×0.62［(

11222

×17×11.4+20×11.4)×5.6+×219.8×5.6＋×17× 223?5.632

5.6］+0.62×［×219.8×5.6+4×17×］+5024.8+49.0

432

=7040.3 KN·m/m

因此抗隆起的安全系数公式为：Ks=

Mr=1.9＞1.2 故基坑底土体稳定 Ms3.1.3 土钉支护设计

取坡上超载q＝20KN／m；由地质勘查报告计算各层土的参数值如下表：

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