基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算李受祉專家PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算李受祉專家基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算李受祉專家本規(guī)程采用的計(jì)算方法一覽表本規(guī)程采用的計(jì)算方法一覽表處理對(duì)象或計(jì)算項(xiàng)目處理對(duì)象或計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算模型、方法或假定計(jì)算模型、方法或假定需要研究的問題需要研究的問題土壓力計(jì)算與分布模式以水土合算為主，對(duì)砂類土水土分算強(qiáng)度參數(shù)主要采用直接快剪直接快剪受土樣擾動(dòng)影響大，計(jì) 算結(jié)果可能偏于保守超載分類及其擴(kuò)散方式45擴(kuò)散，分單向、雙向兩種擴(kuò)散模式作用范圍較集中于跨中，導(dǎo)致樁 頂易出現(xiàn)反向位移懸臂樁、樁錨（撐）彈性抗力法，用于桿件有限元法進(jìn)行計(jì)算分工況計(jì)算采用反轉(zhuǎn)荷載法反轉(zhuǎn)荷載法模擬不同工況被動(dòng)區(qū)土的彈性抗力用m法確定施加預(yù)應(yīng)力時(shí)如何計(jì)算反向位移 還

2、存在問題支護(hù)樁（墻）的嵌固深度被動(dòng)抗力安全系數(shù)控制1.5、1.2、1.05樁墻底抗隆起驗(yàn)算（普蘭特爾公式）基本構(gòu)造要求0.5 H、0.3H被動(dòng)區(qū)加固效果難以反映軟土難以通過，不能反映被動(dòng)區(qū) 加固效果對(duì)老粘性土可能偏少坑底抗隆起驗(yàn)算索科洛夫斯基極限平衡方程數(shù)值解法，驗(yàn)算寬度取驗(yàn)算點(diǎn)深度或放坡寬度中的大值 值小時(shí)曲線形態(tài)不正常，主動(dòng) 區(qū)范圍偏大內(nèi)支撐平面剛架有限元分析計(jì)算豎向計(jì)算與平面計(jì)算之間的變形 協(xié)調(diào)問題尚未解決發(fā)展不需要人為約束的計(jì)算方法第1頁/共17頁本規(guī)程采用的計(jì)算方法一覽表本規(guī)程采用的計(jì)算方法一覽表(1)處理對(duì)象或計(jì)算項(xiàng)目處理對(duì)象或計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算模型、方法或假定計(jì)算模型、方法或假定需要研

3、究的問題需要研究的問題雙排樁按照門式剛架，考慮前后排樁間土傳遞力的作用及其變形（壓縮與剪應(yīng)變）產(chǎn)生的抗力，考慮前后樁底抗壓抗拉剛度，按抗滑移、抗傾覆安全系數(shù)評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性有關(guān)參數(shù)需要進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)整體穩(wěn)定性計(jì)算按規(guī)定5.2.11條、5.9.6條采用圓弧滑動(dòng)面法計(jì)算，均采用總應(yīng)力法，未考慮水壓力折線滑動(dòng)面 是否需要補(bǔ)充有效應(yīng)力法，考慮靜水壓力或滲透壓力的作用？目前未引起重視，應(yīng)予以強(qiáng)調(diào)土釘支護(hù)及復(fù)合土釘支護(hù)按照噴錨支護(hù)模式計(jì)算，錨桿力按調(diào)整土 壓力法或滑動(dòng)面法分配按照土釘墻模式計(jì)算土壓力法是大多數(shù)單位的習(xí)慣方法，有其不合理處。滑動(dòng)面法比較合理，國(guó)外采用較多，但具體算法不統(tǒng)一。當(dāng)天然土坡穩(wěn)定安全系數(shù)

4、等于大于1.0時(shí)，設(shè)計(jì)錨桿錨固段長(zhǎng)度為零?？够瑯都俣ɑ瑒?dòng)面標(biāo)高處樁的位移為40mm，用 “m”法計(jì)算其抗滑貢獻(xiàn)防止濫用水泥土擋墻按照剛性擋土墻模式抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定 安全系數(shù)及基底承載力，對(duì)變截面擋墻 補(bǔ)充有關(guān)構(gòu)造規(guī)定補(bǔ)充用“m”法計(jì)算擋墻變形是否需要補(bǔ)充擋墻與錨桿同時(shí)工作的計(jì)算？ 第2頁/共17頁本規(guī)程采用的計(jì)算方法一覽表本規(guī)程采用的計(jì)算方法一覽表(2)處理對(duì)象或計(jì)算項(xiàng)目處理對(duì)象或計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算模型、方法或假定計(jì)算模型、方法或假定需要研究的問題需要研究的問題水泥土樁增強(qiáng)加固考慮水泥土樁的抗剪作用，控制增強(qiáng)體的高寬比不大于6水泥土樁抗彎破壞先于抗剪破壞，強(qiáng)度參數(shù)必須限制使用懸壁嵌巖樁懸壁嵌巖樁可

5、如圖6.4.12所示模型按彈性抗力法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算應(yīng)符合以下原則： 1 土體部分按常規(guī)計(jì)算；巖體部分可不考慮主動(dòng)側(cè)向巖石壓力； 2 開挖面尚在樁端以上時(shí)可按常規(guī)考慮開挖面以下的土抗力（圖6.4.14 a），并適當(dāng)考慮巖體抗力；3 開挖面到達(dá)巖面或低于巖面時(shí)（圖6.4.14 b）不考慮樁端巖層的抗力，樁底端抗力彈簧剛度僅決定于鎖腳錨桿。應(yīng)根據(jù)鎖腳錨桿的實(shí)際約束情況選取抗力剛度系數(shù)。目前經(jīng)驗(yàn)不多，規(guī)程只能作某些原則性的規(guī)定，有待今后多積累經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。第3頁/共17頁本規(guī)程采用的計(jì)算方法一覽表本規(guī)程采用的計(jì)算方法一覽表(3)處理對(duì)象或計(jì)算項(xiàng)目處理對(duì)象或計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算模型、方法或假定計(jì)算模

6、型、方法或假定需要研究的問題需要研究的問題巖體側(cè)壓力巖層的側(cè)向壓力應(yīng)通過結(jié)構(gòu)面分析按塊體平衡方法計(jì)算。對(duì)強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖和破碎巖可取等效內(nèi)摩擦角按6.2.4條公式計(jì)算。對(duì)中、微風(fēng)化的中硬巖或硬質(zhì)巖，如不存在引起巖體滑移的不利結(jié)構(gòu)面,則可不計(jì)主動(dòng)側(cè)向壓力，被動(dòng)側(cè)可視為剛性層，在彈性抗力法計(jì)算中剛度系數(shù)采用極大值模擬。巖體問題遠(yuǎn)較土體復(fù)雜，一方面勘察難以提供詳細(xì)資料，特別是隱伏基巖，一般工程很難獲得其產(chǎn)狀、構(gòu)造、力學(xué)參數(shù)等資料。依靠經(jīng)驗(yàn)，采用與土體近似、等效的處理辦法在大多數(shù)情況下是難以避免的。降水計(jì)算降水引起的地面沉降計(jì)算 管井降水的基坑涌水量和群井干擾條件下的水位降深以及降水引起的地面沉降量應(yīng)按照

7、湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)基坑管井降水工程技術(shù)規(guī)程(DB42/T830-2012)第4節(jié)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算是當(dāng)前基坑支護(hù)技術(shù)中最大難點(diǎn)之一，認(rèn)識(shí)、看法不統(tǒng)一，有待在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，逐步統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，完善設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)。第4頁/共17頁討論幾個(gè)主要問題討論幾個(gè)主要問題: 一、土壓力分布一、土壓力分布 采用經(jīng)典理論分布模式，未能考慮在一定變形條件下樁土相互作用引起的土壓力重新分配。采用經(jīng)典理論分布模式，未能考慮在一定變形條件下樁土相互作用引起的土壓力重新分配。 二、內(nèi)支撐平面計(jì)算與樁單元計(jì)算的變形協(xié)調(diào)問題二、內(nèi)支撐平面計(jì)算與樁單元計(jì)算的變形協(xié)調(diào)問題 兩者分別計(jì)算，不可能絕對(duì)協(xié)調(diào)，需要發(fā)展樁、土、內(nèi)支撐共同作用

8、的分析方法。兩者分別計(jì)算，不可能絕對(duì)協(xié)調(diào)，需要發(fā)展樁、土、內(nèi)支撐共同作用的分析方法。 三、分階支護(hù)三、分階支護(hù) 上下階距離較僅時(shí)，上階被動(dòng)區(qū)與下階主動(dòng)區(qū)重合，現(xiàn)行方法只能分別計(jì)算，無法考慮相互影響。上下階距離較僅時(shí)，上階被動(dòng)區(qū)與下階主動(dòng)區(qū)重合，現(xiàn)行方法只能分別計(jì)算，無法考慮相互影響。 四、被動(dòng)區(qū)留土的作用和被動(dòng)區(qū)加固的設(shè)計(jì)四、被動(dòng)區(qū)留土的作用和被動(dòng)區(qū)加固的設(shè)計(jì) 目前的方法是人為設(shè)定的，理論上不嚴(yán)格。目前的方法是人為設(shè)定的，理論上不嚴(yán)格。 五、雙排樁的計(jì)算五、雙排樁的計(jì)算 如何考慮樁間土的作用，需要樁、土共同作用的分析。如何考慮樁間土的作用，需要樁、土共同作用的分析。 六、降水及降水對(duì)環(huán)境影響分

9、析六、降水及降水對(duì)環(huán)境影響分析.第5頁/共17頁土壓力分布模式土壓力分布模式 上海規(guī)范上海規(guī)范: 對(duì)于水泥土擋墻和懸臂樁、墻采用對(duì)于水泥土擋墻和懸臂樁、墻采用型土壓力分布型土壓力分布圖式；圖式； 對(duì)于帶撐、錨的樁、墻采用對(duì)于帶撐、錨的樁、墻采用型土壓力分布圖式。型土壓力分布圖式。 湖北規(guī)程：不分支護(hù)形式，均采用湖北規(guī)程：不分支護(hù)形式，均采用型土壓力分布。型土壓力分布。 軟件開發(fā)單位應(yīng)考慮不同地方標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，提供多種選項(xiàng)。軟件開發(fā)單位應(yīng)考慮不同地方標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，提供多種選項(xiàng)。 樁土相互作用引起的土壓力重新分配問題不能用簡(jiǎn)單的假定模式來解決，而應(yīng)進(jìn)行樁、土共同作用的分析。樁土相互作用引起的土壓力重新

10、分配問題不能用簡(jiǎn)單的假定模式來解決，而應(yīng)進(jìn)行樁、土共同作用的分析。第6頁/共17頁一、樁（墻）單元計(jì)算與支撐系統(tǒng)整體計(jì)算之間的樁（墻）單元計(jì)算與支撐系統(tǒng)整體計(jì)算之間的變形協(xié)調(diào)變形協(xié)調(diào)問題問題樁（墻）單元計(jì)樁（墻）單元計(jì)算得出支撐力算得出支撐力以支撐力作為圍以支撐力作為圍壓進(jìn)行支撐系統(tǒng)壓進(jìn)行支撐系統(tǒng)整體計(jì)算整體計(jì)算變形大體協(xié)調(diào)變形大體協(xié)調(diào)結(jié)束結(jié)束變形不協(xié)調(diào)，調(diào)整剛變形不協(xié)調(diào)，調(diào)整剛度系數(shù)重新進(jìn)行單元度系數(shù)重新進(jìn)行單元計(jì)算計(jì)算二、出現(xiàn)二、出現(xiàn)反向位移反向位移 在沒有嚴(yán)重的不均衡不對(duì)稱的情況下一般不應(yīng)出現(xiàn)反向位移。如果出現(xiàn)，說明該側(cè)有由主動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)狀態(tài)的趨勢(shì)，可逐步人為提高該側(cè)的圍壓值，再進(jìn)行

11、計(jì)算，直至不發(fā)生反向位移為止。但應(yīng)注意圍壓值提高不能超過該側(cè)被動(dòng)土壓力。在沒有嚴(yán)重的不均衡不對(duì)稱的情況下一般不應(yīng)出現(xiàn)反向位移。如果出現(xiàn)，說明該側(cè)有由主動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)狀態(tài)的趨勢(shì)，可逐步人為提高該側(cè)的圍壓值，再進(jìn)行計(jì)算，直至不發(fā)生反向位移為止。但應(yīng)注意圍壓值提高不能超過該側(cè)被動(dòng)土壓力。三、內(nèi)支撐計(jì)算中的三、內(nèi)支撐計(jì)算中的約束處理約束處理問題問題 這是一個(gè)初學(xué)者較難處理的問題，特別是在基坑平面不規(guī)則的情況下。處理不當(dāng)將使計(jì)算結(jié)果嚴(yán)重失真。建議開發(fā)可不人為設(shè)定約束的計(jì)算程序，但不能過于繁雜，否則難以普及推廣。這是一個(gè)初學(xué)者較難處理的問題，特別是在基坑平面不規(guī)則的情況下。處理不當(dāng)將使計(jì)算結(jié)果嚴(yán)重失真。

12、建議開發(fā)可不人為設(shè)定約束的計(jì)算程序，但不能過于繁雜，否則難以普及推廣。需要發(fā)展樁、撐、土體共同作用的三維分析軟件。需要發(fā)展樁、撐、土體共同作用的三維分析軟件。第7頁/共17頁考慮樁（墻）縱向約束的計(jì)算方法（建議）考慮樁（墻）縱向約束的計(jì)算方法（建議）約束力=kp （-）1、冠梁或與樁（墻）聯(lián)結(jié)牢固的圍檁的縱向位移是受到樁墻約束的。、冠梁或與樁（墻）聯(lián)結(jié)牢固的圍檁的縱向位移是受到樁墻約束的。2、如右圖所示，設(shè)冠梁?jiǎn)卧蛴椅灰?、如右圖所示，設(shè)冠梁?jiǎn)卧蛴椅灰?，則樁排必然產(chǎn)生一個(gè)與位移方向相反的阻力（即約束力），其大小與位移量有關(guān)，方向則與位移相反。，則樁排必然產(chǎn)生一個(gè)與位移方向相反的阻力（即約束力

13、），其大小與位移量有關(guān)，方向則與位移相反。3、將約束力項(xiàng)加入總體平衡方程組中即可消除方程的病態(tài)，得出正常解答。、將約束力項(xiàng)加入總體平衡方程組中即可消除方程的病態(tài)，得出正常解答。 近期可以考慮這種方法。此方法已經(jīng)經(jīng)過編程試行，證明是可行的。關(guān)鍵在于如何確定不同情況下的排樁剛度系數(shù)近期可以考慮這種方法。此方法已經(jīng)經(jīng)過編程試行，證明是可行的。關(guān)鍵在于如何確定不同情況下的排樁剛度系數(shù)kp值。希望多積累工程實(shí)測(cè)資料，為確定剛度系數(shù)值。希望多積累工程實(shí)測(cè)資料，為確定剛度系數(shù)kp值提供依據(jù)。值提供依據(jù)。冠梁?jiǎn)卧疽夤诹簡(jiǎn)卧疽獾?頁/共17頁下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)重疊下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)重疊下階主動(dòng)區(qū)與上

14、階被動(dòng)區(qū)分下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)分離離 下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)重疊，難以用簡(jiǎn)單方法分別進(jìn)行計(jì)算。如有可能，可采用包括土體在內(nèi)的二維有限元計(jì)算。下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)重疊，難以用簡(jiǎn)單方法分別進(jìn)行計(jì)算。如有可能，可采用包括土體在內(nèi)的二維有限元計(jì)算。 上下階距離足夠，滿足下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)分離條件時(shí)可分別用常規(guī)方法計(jì)算。上下階距離足夠，滿足下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)分離條件時(shí)可分別用常規(guī)方法計(jì)算。45-/245+/2 對(duì)于上下階支護(hù)互相干擾的情況采用樁、土共同作用的二維分析軟件是必要的。對(duì)于上下階支護(hù)互相干擾的情況采用樁、土共同作用的二維分析軟件是必要的。第9頁/共17頁oABCDEFZ1Z2ZXK

15、h = m (Z-Z0)式中式中: m- 計(jì)算深度所在計(jì)算深度所在土土 層的層的m值值; Z -計(jì)算點(diǎn)深度計(jì)算點(diǎn)深度; Z0-按以下條件分按以下條件分段段 取值取值: 深度深度AB范圍內(nèi)范圍內(nèi): Z0=Z1 深度深度BC范圍內(nèi)范圍內(nèi): Z0=Zx 深度深度C點(diǎn)以下點(diǎn)以下: Z0=Z2 Zx - 按右圖幾何關(guān)按右圖幾何關(guān) 系計(jì)算確定系計(jì)算確定. GBE、DF、CG 均與水平線呈45-/2角被動(dòng)區(qū)留土?xí)r的被動(dòng)區(qū)留土?xí)r的”m”法計(jì)算實(shí)用方法示意之一法計(jì)算實(shí)用方法示意之一（調(diào)整（調(diào)整kh法）法）（b）第10頁/共17頁ABEFHC、GD均與水平線呈45+/2角COOD被動(dòng)區(qū)留土?xí)r的被動(dòng)區(qū)留土?xí)r的”m”

16、法計(jì)算實(shí)用方法示意之二法計(jì)算實(shí)用方法示意之二（平衡土壓力法）（平衡土壓力法） 1、 假定留土產(chǎn)生的土壓力部分假定留土產(chǎn)生的土壓力部分地抵消右側(cè)主動(dòng)土壓力，可稱之為地抵消右側(cè)主動(dòng)土壓力，可稱之為“平衡土壓力平衡土壓力” 。 2、考慮平衡土壓力，右側(cè)主動(dòng)、考慮平衡土壓力，右側(cè)主動(dòng)土壓力凈值計(jì)算如下：土壓力凈值計(jì)算如下： a）OA段、段、DE段按常規(guī)計(jì)算。段按常規(guī)計(jì)算。 b）AB段段 c）BC段段 q 為留土全高度的土自重壓力為留土全高度的土自重壓力 d）CD段段 按圖示插值計(jì)算。按圖示插值計(jì)算。 3、C、D 點(diǎn)深度點(diǎn)深度按右圖幾何關(guān)系按右圖幾何關(guān)系計(jì)算確定。計(jì)算確定。GHkkheaaOAac2kk

17、eaaacqz2hOA（c） 以上是我們對(duì)被動(dòng)區(qū)留土提出的兩種近似處理方法。希望能采用二維軟件進(jìn)行分析計(jì)算。以上是我們對(duì)被動(dòng)區(qū)留土提出的兩種近似處理方法。希望能采用二維軟件進(jìn)行分析計(jì)算。第11頁/共17頁45+/2土體加固 h1h2h3b1b2b3b圖6.13.2 被動(dòng)區(qū)加固剖面d 這一規(guī)定沒有嚴(yán)格的理論依據(jù)，是以經(jīng)驗(yàn)為主的近似處理方法。用二維軟件計(jì)算應(yīng)該更合理一些。這一規(guī)定沒有嚴(yán)格的理論依據(jù)，是以經(jīng)驗(yàn)為主的近似處理方法。用二維軟件計(jì)算應(yīng)該更合理一些。第12頁/共17頁雙排樁計(jì)算雙排樁計(jì)算2004版模型，樁間土用彈簧模擬版模型，樁間土用彈簧模擬2012版模型，樁間土用實(shí)體模擬版模型，樁間土用實(shí)

18、體模擬 對(duì)對(duì)2012版模版模型修改的原因型修改的原因在于僅用彈簧在于僅用彈簧不足以反映樁不足以反映樁間土的貢獻(xiàn)。間土的貢獻(xiàn)。改用實(shí)體單元改用實(shí)體單元后，有限元程后，有限元程序由原來的單序由原來的單純桿件單元變純桿件單元變?yōu)闂U件單元和為桿件單元和實(shí)體單元的組實(shí)體單元的組合。目前仍在合。目前仍在試用過程中。試用過程中。第13頁/共17頁 湖北地方標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于降水的設(shè)計(jì)計(jì)算主要方法：湖北地方標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于降水的設(shè)計(jì)計(jì)算主要方法： 1、用大井法計(jì)算總的抽水量，并確定井?dāng)?shù)及平面布置。、用大井法計(jì)算總的抽水量，并確定井?dāng)?shù)及平面布置。 2、用單井降水漏斗疊加確定降深等值線。、用單井降水漏斗疊加確定降深等值線。 3、按各點(diǎn)水頭下降值確定有效應(yīng)力增量，用分層綜合法計(jì)算降水引起的地面沉降。、按各點(diǎn)水頭下降值確定有效應(yīng)力增量，用分層綜合法計(jì)算降水引起的地面沉降。 以上方法只能適應(yīng)均值含水層。以上方法只能適應(yīng)均值含水層。 為了盡可能減少抽水量，現(xiàn)