基坑支護設計計算李受祉專家PPT學習教案

1、會計學1基坑支護設計計算李受祉專家基坑支護設計計算李受祉專家本規(guī)程采用的計算方法一覽表本規(guī)程采用的計算方法一覽表處理對象或計算項目處理對象或計算項目計算模型、方法或假定計算模型、方法或假定需要研究的問題需要研究的問題土壓力計算與分布模式以水土合算為主，對砂類土水土分算強度參數(shù)主要采用直接快剪直接快剪受土樣擾動影響大，計 算結果可能偏于保守超載分類及其擴散方式45擴散，分單向、雙向兩種擴散模式作用范圍較集中于跨中，導致樁 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行計算分工況計算采用反轉荷載法反轉荷載法模擬不同工況被動區(qū)土的彈性抗力用m法確定施加預應力時如何計算反向位移 還

2、存在問題支護樁（墻）的嵌固深度被動抗力安全系數(shù)控制1.5、1.2、1.05樁墻底抗隆起驗算（普蘭特爾公式）基本構造要求0.5 H、0.3H被動區(qū)加固效果難以反映軟土難以通過，不能反映被動區(qū) 加固效果對老粘性土可能偏少坑底抗隆起驗算索科洛夫斯基極限平衡方程數(shù)值解法，驗算寬度取驗算點深度或放坡寬度中的大值 值小時曲線形態(tài)不正常，主動 區(qū)范圍偏大內支撐平面剛架有限元分析計算豎向計算與平面計算之間的變形 協(xié)調問題尚未解決發(fā)展不需要人為約束的計算方法第1頁/共17頁本規(guī)程采用的計算方法一覽表本規(guī)程采用的計算方法一覽表(1)處理對象或計算項目處理對象或計算項目計算模型、方法或假定計算模型、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)評價其穩(wěn)定性有關參數(shù)需要進一步積累經(jīng)驗整體穩(wěn)定性計算按規(guī)定5.2.11條、5.9.6條采用圓弧滑動面法計算，均采用總應力法，未考慮水壓力折線滑動面 是否需要補充有效應力法，考慮靜水壓力或滲透壓力的作用？目前未引起重視，應予以強調土釘支護及復合土釘支護按照噴錨支護模式計算，錨桿力按調整土 壓力法或滑動面法分配按照土釘墻模式計算土壓力法是大多數(shù)單位的習慣方法，有其不合理處。滑動面法比較合理，國外采用較多，但具體算法不統(tǒng)一。當天然土坡穩(wěn)定安全系數(shù)

4、等于大于1.0時，設計錨桿錨固段長度為零?？够瑯都俣ɑ瑒用鏄烁咛帢兜奈灰茷?0mm，用 “m”法計算其抗滑貢獻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，對變截面擋墻 補充有關構造規(guī)定補充用“m”法計算擋墻變形是否需要補充擋墻與錨桿同時工作的計算？ 第2頁/共17頁本規(guī)程采用的計算方法一覽表本規(guī)程采用的計算方法一覽表(2)處理對象或計算項目處理對象或計算項目計算模型、方法或假定計算模型、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加固考慮水泥土樁的抗剪作用，控制增強體的高寬比不大于6水泥土樁抗彎破壞先于抗剪破壞，強度參數(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行計算。計算應符合以下原則： 1 土體部分按常規(guī)計算；巖體部分可不考慮主動側向巖石壓力； 2 開挖面尚在樁端以上時可按常規(guī)考慮開挖面以下的土抗力（圖6.4.14 a），并適當考慮巖體抗力；3 開挖面到達巖面或低于巖面時（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。應根據(jù)鎖腳錨桿的實際約束情況選取抗力剛度系數(shù)。目前經(jīng)驗不多，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，在實踐中進一步完善。第3頁/共17頁本規(guī)程采用的計算方法一覽表本規(guī)程采用的計算方法一覽表(3)處理對象或計算項目處理對象或計算項目計算模型、方法或假定計算模

6、型、方法或假定需要研究的問題需要研究的問題巖體側壓力巖層的側向壓力應通過結構面分析按塊體平衡方法計算。對強風化軟質巖和破碎巖可取等效內摩擦角按6.2.4條公式計算。對中、微風化的中硬巖或硬質巖，如不存在引起巖體滑移的不利結構面,則可不計主動側向壓力，被動側可視為剛性層，在彈性抗力法計算中剛度系數(shù)采用極大值模擬。巖體問題遠較土體復雜，一方面勘察難以提供詳細資料，特別是隱伏基巖，一般工程很難獲得其產(chǎn)狀、構造、力學參數(shù)等資料。依靠經(jīng)驗，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。降水計算降水引起的地面沉降計算 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按照

7、湖北省地方標準基坑管井降水工程技術規(guī)程(DB42/T830-2012)第4節(jié)的有關規(guī)定進行設計和計算是當前基坑支護技術中最大難點之一，認識、看法不統(tǒng)一，有待在實踐中積累經(jīng)驗，逐步統(tǒng)一認識，完善設計計算技術。第4頁/共17頁討論幾個主要問題討論幾個主要問題: 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、內支撐平面計算與樁單元計算的變形協(xié)調問題二、內支撐平面計算與樁單元計算的變形協(xié)調問題 兩者分別計算，不可能絕對協(xié)調，需要發(fā)展樁、土、內支撐共同作用

8、的分析方法。兩者分別計算，不可能絕對協(xié)調，需要發(fā)展樁、土、內支撐共同作用的分析方法。 三、分階支護三、分階支護 上下階距離較僅時，上階被動區(qū)與下階主動區(qū)重合，現(xiàn)行方法只能分別計算，無法考慮相互影響。上下階距離較僅時，上階被動區(qū)與下階主動區(qū)重合，現(xiàn)行方法只能分別計算，無法考慮相互影響。 四、被動區(qū)留土的作用和被動區(qū)加固的設計四、被動區(qū)留土的作用和被動區(qū)加固的設計 目前的方法是人為設定的，理論上不嚴格。目前的方法是人為設定的，理論上不嚴格。 五、雙排樁的計算五、雙排樁的計算 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、降水及降水對環(huán)境影響分

9、析六、降水及降水對環(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: 對于水泥土擋墻和懸臂樁、墻采用對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； 對于帶撐、錨的樁、墻采用對于帶撐、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：不分支護形式，均采用湖北規(guī)程：不分支護形式，均采用型土壓力分布。型土壓力分布。 軟件開發(fā)單位應考慮不同地方標準的規(guī)定，提供多種選項。軟件開發(fā)單位應考慮不同地方標準的規(guī)定，提供多種選項。 樁土相互作用引起的土壓力重新分配問題不能用簡單的假定模式來解決，而應進行樁、土共同作用的分析。樁土相互作用引起的土壓力重新

10、分配問題不能用簡單的假定模式來解決，而應進行樁、土共同作用的分析。第6頁/共17頁一、樁（墻）單元計算與支撐系統(tǒng)整體計算之間的樁（墻）單元計算與支撐系統(tǒng)整體計算之間的變形協(xié)調變形協(xié)調問題問題樁（墻）單元計樁（墻）單元計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行支撐系統(tǒng)壓進行支撐系統(tǒng)整體計算整體計算變形大體協(xié)調變形大體協(xié)調結束結束變形不協(xié)調，調整剛變形不協(xié)調，調整剛度系數(shù)重新進行單元度系數(shù)重新進行單元計算計算二、出現(xiàn)二、出現(xiàn)反向位移反向位移 在沒有嚴重的不均衡不對稱的情況下一般不應出現(xiàn)反向位移。如果出現(xiàn)，說明該側有由主動狀態(tài)轉變?yōu)楸粍訝顟B(tài)的趨勢，可逐步人為提高該側的圍壓值，再進行

11、計算，直至不發(fā)生反向位移為止。但應注意圍壓值提高不能超過該側被動土壓力。在沒有嚴重的不均衡不對稱的情況下一般不應出現(xiàn)反向位移。如果出現(xiàn)，說明該側有由主動狀態(tài)轉變?yōu)楸粍訝顟B(tài)的趨勢，可逐步人為提高該側的圍壓值，再進行計算，直至不發(fā)生反向位移為止。但應注意圍壓值提高不能超過該側被動土壓力。三、內支撐計算中的三、內支撐計算中的約束處理約束處理問題問題 這是一個初學者較難處理的問題，特別是在基坑平面不規(guī)則的情況下。處理不當將使計算結果嚴重失真。建議開發(fā)可不人為設定約束的計算程序，但不能過于繁雜，否則難以普及推廣。這是一個初學者較難處理的問題，特別是在基坑平面不規(guī)則的情況下。處理不當將使計算結果嚴重失真。

12、建議開發(fā)可不人為設定約束的計算程序，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）縱向約束的計算方法（建議）考慮樁（墻）縱向約束的計算方法（建議）約束力=kp （-）1、冠梁或與樁（墻）聯(lián)結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，設冠梁單元向右位移、如右圖所示，設冠梁單元向右位移，則樁排必然產(chǎn)生一個與位移方向相反的阻力（即約束力），其大小與位移量有關，方向則與位移相反。，則樁排必然產(chǎn)生一個與位移方向相反的阻力（即約束力

13、），其大小與位移量有關，方向則與位移相反。3、將約束力項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。希望多積累工程實測資料，為確定剛度系數(shù)值。希望多積累工程實測資料，為確定剛度系數(shù)kp值提供依據(jù)。值提供依據(jù)。冠梁單元示意冠梁單元示意第8頁/共17頁下階主動區(qū)與上階被動區(qū)重疊下階主動區(qū)與上階被動區(qū)重疊下階主動區(qū)與上

14、階被動區(qū)分下階主動區(qū)與上階被動區(qū)分離離 下階主動區(qū)與上階被動區(qū)重疊，難以用簡單方法分別進行計算。如有可能，可采用包括土體在內的二維有限元計算。下階主動區(qū)與上階被動區(qū)重疊，難以用簡單方法分別進行計算。如有可能，可采用包括土體在內的二維有限元計算。 上下階距離足夠，滿足下階主動區(qū)與上階被動區(qū)分離條件時可分別用常規(guī)方法計算。上下階距離足夠，滿足下階主動區(qū)與上階被動區(qū)分離條件時可分別用常規(guī)方法計算。45-/245+/2 對于上下階支護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。對于上下階支護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- 計算深度所在計算深度所在土土 層的層的m值值; Z -計算點深度計算點深度; Z0-按以下條件分按以下條件分段段 取值取值: 深度深度AB范圍內范圍內: Z0=Z1 深度深度BC范圍內范圍內: Z0=Zx 深度深度C點以下點以下: Z0=Z2 Zx - 按右圖幾何關按右圖幾何關 系計算確定系計算確定. GBE、DF、CG 均與水平線呈45-/2角被動區(qū)留土時的被動區(qū)留土時的”m”法計算實用方法示意之一法計算實用方法示意之一（調整（調整kh法）法）（b）第10頁/共17頁ABEFHC、GD均與水平線呈45+/2角COOD被動區(qū)留土時的被動區(qū)留土時的”m”

16、法計算實用方法示意之二法計算實用方法示意之二（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主動土壓力，可稱之為地抵消右側主動土壓力，可稱之為“平衡土壓力平衡土壓力” 。 2、考慮平衡土壓力，右側主動、考慮平衡土壓力，右側主動土壓力凈值計算如下：土壓力凈值計算如下： a）OA段、段、DE段按常規(guī)計算。段按常規(guī)計算。 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 按圖示插值計算。按圖示插值計算。 3、C、D 點深度點深度按右圖幾何關系按右圖幾何關系計算確定。計算確定。GHkkheaaOAac2kk

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

18、體模擬 對對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。間土的貢獻。改用實體單元改用實體單元后，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體單元的組實體單元的組合。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 湖北地方標準關于降水的設計計算主要方法：湖北地方標準關于降水的設計計算主要方法： 1、用大井法計算總的抽水量，并確定井數(shù)及平面布置。、用大井法計算總的抽水量，并確定井數(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、按各點水頭下降值確定有效應力增量，用分層綜合法計算降水引起的地面沉降。、按各點水頭下降值確定有效應力增量，用分層綜合法計算降水引起的地面沉降。 以上方法只能適應均值含水層。以上方法只能適應均值含水層。 為了盡可能減少抽水量，現(xiàn)