基坑工程課程設計

基坑工程課程設計目錄TOC\o"1-3"\h\u1 基坑工程課程設計題目及要求 41.1 基坑工程概況 41.2 擬建基坑工程水文地質條件 41.3 擬建場地的周邊環(huán)境條件 51.4 課程設計要求說明 51.5 支護設計的依據(jù) 52 A側支護結構設計計算 62.1 土壓力強度 62.1.1 主動土壓力計算 62.1.2 被動土壓力計算 72.2 土壓力及合力點作用位置 82.3 計算樁的入土深度t 92.4 最大彎矩計算 92.5 抗傾覆驗算 92.6 抗滑移驗算 102.7 抗隆起穩(wěn)定性驗算 103 B側支護結構設計計算 113.1 荷載和開挖方式確定 113.2 土壓力計算 113.3 各層開挖內力計算 133.3.1 第一層挖至4.5m內力計算 133.3.2 第二層挖至8m內力計算 153.3.3 第三層挖至10m內力計算 173.4 計算樁的嵌固深度 193.5 抗傾覆驗算 203.6 抗滑移驗算 214 C側支護結構設計計算 224.1 設計計算說明 224.2 最危險滑面 234.3 主動土壓力 234.4 計算土壓力臨界點 244.5 單根土釘?shù)妮S向拉力標準值 244.6 每層土釘極限抗拔承載力的標準值 264.7 土釘錨固力驗算 284.8 整體滑移穩(wěn)定性驗算 285 D側支護結構設計計算 305.1 5.1土壓力強度 305.1.1主動土壓力計算 305.1.2被動土壓力計算 315.2 5.2土壓力及合力點作用位置 325.3 5.3計算樁的入土深度t 335.4 最大彎矩計算 335.5 抗傾覆驗算 335.6 抗滑移驗算 345.7 抗隆起穩(wěn)定性驗算 345.8 流土穩(wěn)定性驗算 345.9 降水設計計算 34

基坑工程課程設計題目及要求基坑工程概況某基坑工程，開挖形式如下圖所示：圖1基坑開挖示意圖開挖要求：A側：采用靜力平衡法進行支護結構設計計算，開挖深度為8m；B側：采用多支點等值梁法進行支護結構設計計算，開挖深度為10m，第一層支護深度為地表下3.5m，第二層支護深度為地表下7m左右；C側：采用土釘墻進行支護結構設計計算，開挖深度為4.9m；D側：進行地下水降排水設計，支護設計計算方法任選（建議選擇彈性支點法或電算法），開挖深度為6.5m。擬建基坑工程水文地質條件根據(jù)地質勘查資料，本基坑工程土層自上而下分別為填土層、中砂層以及粉質粘土層所組成，現(xiàn)將各層的分布特征和變化分述如下：填土層：灰褐色，潮濕，松散，主要由粉質粘土夾少量建筑垃圾組成。中砂層：土層呈黃褐色，飽和，松散狀，顆粒不均勻，分選性一般。粉質黏土層：該土層呈棕黃、土黃色，很濕，軟塑狀，土質不均勻，可透水。地下水深度：2.4m編號土層層厚（）天然重度飽和重度計算參數(shù)A側填土3.0182016.416.4砂土3.5202222.40粉質粘土18181923.422.4B側填土3.517.51916.417.4砂土4.0222421.40粉質粘土22202124.419.4C側填土2.0161818.416.4粘土3.5192221.420.2粉質粘土20202325.418.4D側填土3.518.52119.416.4砂土4.0212424.40粉質粘土18192027.422.4擬建場地的周邊環(huán)境條件A側地面超載：地面超載為q=5.4kPaB側地面超載：地面超載為q=8.4kPaC側地面超載：地面超載為q=4.8kPaD側地面超載：地面超載為q=3.9kPa課程設計要求說明1、基坑支護方案設計要有詳細計算過程及結果，土壓力計算必須畫出土壓力分布圖；2、所有支護設計計算方案都必須進行穩(wěn)定性驗算，穩(wěn)定性驗算需要有詳細計算過程；支護設計的依據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》JGJ120-2012《基坑工程手冊》第二版A側支護結構設計計算土壓力強度采用靜力平衡法設計計算進行基坑支護設計，基坑開挖深度為8m，地面超載q=5.4kPa主動土壓力計算土壓力系數(shù)Ka1=Ka2=tanKa3=Kp3=計算土壓力的上零點Z：q+Z=2.1m計算主動土壓力：ea3↑距離基坑底部Xm以下的主動土壓力：被動土壓力計算計算被動土壓力：e距離基坑底部Xm以下的被動土壓力：epx=X計算土壓力零點位置：69.839+13.87X=68.096+30.88X

解得：X=2.1土壓力分布圖土壓力及合力點作用位置EaEaEa設樁入土深度為xEaEa計算樁的入土深度t設樁入土的長度為x，對樁底取矩，得：E整理得：8.505xt=1.2取整：入土深度9m，樁長：9+8=17m最大彎矩計算當剪力為0時所受彎矩最大∑E整理得：8.505x抗傾覆驗算合力作用點距離樁底的距離：Za1ZZZZEEK=Ep滿足要求抗滑移驗算Ep滿足要求抗隆起穩(wěn)定性驗算γγm2=18kN/γ滿足要求B側支護結構設計計算荷載和開挖方式確定采用多支點等值梁法設計計算進行基坑支護結構設計計算，開挖深度為10m，第一層支護深度為地表下3.5m，第二層支護深度為地表下7m左右。地面超載q=8.4kPa開挖時分三層開挖，第一層開挖深度為4.5m，開挖完第一層后設置第一道支護，繼續(xù)開挖，開挖至設計基坑深度8m，第三層開挖至基坑深度10m。土壓力計算主動土壓力系數(shù)：被動土壓力系數(shù)：地面均布超載：確定臨界深度Z：計算主動土壓力：支護頂部O:3.2B側主動土壓力強度分布圖（1）各層開挖內力計算第一層挖至4.5m內力計算第一層開挖至處的主動土壓力強度計算：以下處的主動土壓力強度：以下處的被動土壓力強度：反彎點位置：第一層開挖示意圖如下：圖3.3.1第一層開挖示意圖主動土壓力及其合力作用點位置：第一道支撐軸力：第二層挖至8m內力計算第二層開挖至處的主動土壓力強度計算：以下處的主動土壓力強度：以下處的被動土壓力強度： 反彎點位置：第二層開挖示意圖：圖3.3.2第二層開挖示意圖主動土壓力及其合力作用點位置：第二道支撐軸力：第三層挖至10m內力計算第三層開挖至1010m以下10m以下x反彎點位置：第三層開挖示意圖：圖3.3.3第三層開挖示意圖主動土壓力及其合力作用點位置：計算樁的嵌固深度設樁入土深度為基坑底以下xm，對樁底取距：∑M=0，得：整理得：u=2.39入土深度12m，樁長：10+12=22m3.4B側土壓力分布圖（2）抗傾覆驗算抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計算：土壓力合力及其作用點到樁底的距離：滿足要求?？够乞炈銤M足要求。

C側支護結構設計計算采用土釘墻進行支護結構設計計算，開挖深度為4.9m，地面超載4.8kPa，地下水深度2.4m。設計計算說明選用鉆孔注漿式鋼管土釘，鋼管直徑為48mm，壁厚3mm，鋼牌號Q235，土釘與水平面夾角α=15°，土釘墻的放坡比例為1：0.5，土釘長度均為1.2H=6m，土釘水平距離為1.5m，第一層土釘在地面下1.5m處，第二層土釘位于地面下3m處，第三層土釘位于地面下4.5m處。根據(jù)泰勒分析法確定最危險滑移面圓心根據(jù)放坡比=1：0.5推出β=63°，根據(jù)β=63°由土層內摩擦角得出φm=21.18°，α=β+φφm最危險滑面4.2C側最危險滑動面土釘1到最危險滑裂面的水平距離為2.802m土釘2到最危險滑裂面的水平距離為2.194m土釘3到最危險滑裂面的水平距離為0.746m藍色線角度標注為，紅色線為主動土壓力土壓力系數(shù)：KKKK主動土壓力：ea0計算土壓力臨界點單根土釘?shù)妮S向拉力標準值土釘?shù)妮S向拉力標準值按土釘墻墻面傾斜，需計算主動土壓力折減系數(shù)土釘軸向拉力調整系數(shù)為作用在以為邊長的面積內的主動土壓力標準值，由于土壓力計算公式是線性的，的值可以直接由土釘所在位置的土壓力乘以為邊長的面積獲得每層土釘極限抗拔承載力的標準值4.6每層土釘示意圖土釘極限抗拔承載力標準值：土釘錨固力驗算第一層土釘：第二層土釘：第三層土釘：整體滑移穩(wěn)定性驗算土釘墻整體穩(wěn)定性應符合下列規(guī)定：式中:——圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù),安全等級為二級、三級的土釘墻,K.分別不應小于1.30,1.25；——第i個圓弧滑動體的抗滑力矩與滑動力矩的比值,抗滑力矩與滑動力矩的比值，抗滑力矩與滑動力矩之比的最小值宜通過搜索不同圓心及半徑的所有潛在滑動圓弧確定；——第j土條滑弧面處的黏聚力,kPa；——第j土條滑弧面處的內摩擦角，(°)；——第j土條的寬度,m；——

第j土條滑弧面中點處的法線與垂直面的夾角，()；——第j土條的滑弧長度,m,?。弧趈土條上的附加分布荷載標準值,kPa；——第j土條的自重,kN,按天然重度計算；——第k層土釘或錨桿在滑動面以外的錨固段的極限抗拔承載力標準值與桿體受拉承載力標準值(或)的較小值,KN,錨固段的極限抗拔承載力應按式(9-8)及式(7-9)的規(guī)定計算,但錨固段應取圓弧滑動面以外的長度；——第k層土釘或錨桿的傾角,(°)；——滑弧

面在第k層土釘或錨桿處的法線與垂直面的交角，()；——第k層土釘或錨桿的水平間距,m；——計算系數(shù)，可按取值,其中Ψ為第k層土釘或錨桿與滑弧交點處土的內摩擦角,(°)。D側支護結構設計計算5.1土壓力強度采用靜力平衡法進行設計，開挖深度為6.5m。地面超載q=3.9kPa5.1.1主動土壓力計算各層土壓力系數(shù)：計算土壓力的上零點Z：計算主動土壓力：距離基坑底部Xm以下的主動土壓力：5.1.2被動土壓力計算距離基坑底部xm以下的被動土壓力：計算土壓力零點位置：5.2土壓力及合力點作用位置5.3計算樁的入土深度t對樁底取矩：得：整理得：樁長：6.5+19m=25.5m最大彎矩計算由剪力等于零的條件確定最大彎矩所在截面：Eai142.664+60.228x+5.04xEaxM抗傾覆驗算合力作用點距離樁底的距離：Za1=25.5?2.37=23.13mZaxE滿足要求?？够乞炈鉋p滿足要求抗隆起穩(wěn)定性驗算Nq=Nγγm2=24kN/γ滿足要求流土穩(wěn)定性驗算D=2滿足要求降水設計計算設計資料：基坑面積為15×