基坑工程課程設(shè)計(jì)

基坑工程課程設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u1 基坑工程課程設(shè)計(jì)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(zhì)條件 41.3 擬建場(chǎng)地的周邊環(huán)境條件 51.4 課程設(shè)計(jì)要求說明 51.5 支護(hù)設(shè)計(jì)的依據(jù) 52 A側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 62.1 土壓力強(qiáng)度 62.1.1 主動(dòng)土壓力計(jì)算 62.1.2 被動(dòng)土壓力計(jì)算 72.2 土壓力及合力點(diǎn)作用位置 82.3 計(jì)算樁的入土深度t 92.4 最大彎矩計(jì)算 92.5 抗傾覆驗(yàn)算 92.6 抗滑移驗(yàn)算 102.7 抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算 103 B側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 113.1 荷載和開挖方式確定 113.2 土壓力計(jì)算 113.3 各層開挖內(nèi)力計(jì)算 133.3.1 第一層挖至4.5m內(nèi)力計(jì)算 133.3.2 第二層挖至8m內(nèi)力計(jì)算 153.3.3 第三層挖至10m內(nèi)力計(jì)算 173.4 計(jì)算樁的嵌固深度 193.5 抗傾覆驗(yàn)算 203.6 抗滑移驗(yàn)算 214 C側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 224.1 設(shè)計(jì)計(jì)算說明 224.2 最危險(xiǎn)滑面 234.3 主動(dòng)土壓力 234.4 計(jì)算土壓力臨界點(diǎn) 244.5 單根土釘?shù)妮S向拉力標(biāo)準(zhǔn)值 244.6 每層土釘極限抗拔承載力的標(biāo)準(zhǔn)值 264.7 土釘錨固力驗(yàn)算 284.8 整體滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算 285 D側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 305.1 5.1土壓力強(qiáng)度 305.1.1主動(dòng)土壓力計(jì)算 305.1.2被動(dòng)土壓力計(jì)算 315.2 5.2土壓力及合力點(diǎn)作用位置 325.3 5.3計(jì)算樁的入土深度t 335.4 最大彎矩計(jì)算 335.5 抗傾覆驗(yàn)算 335.6 抗滑移驗(yàn)算 345.7 抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算 345.8 流土穩(wěn)定性驗(yàn)算 345.9 降水設(shè)計(jì)計(jì)算 34

基坑工程課程設(shè)計(jì)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(cè)：采用靜力平衡法進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，開挖深度為8m；B側(cè)：采用多支點(diǎn)等值梁法進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，開挖深度為10m，第一層支護(hù)深度為地表下3.5m，第二層支護(hù)深度為地表下7m左右；C側(cè)：采用土釘墻進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，開挖深度為4.9m；D側(cè)：進(jìn)行地下水降排水設(shè)計(jì)，支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算方法任選（建議選擇彈性支點(diǎn)法或電算法），開挖深度為6.5m。擬建基坑工程水文地質(zhì)條件根據(jù)地質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)黏土層：該土層呈棕黃、土黃色，很濕，軟塑狀，土質(zhì)不均勻，可透水。地下水深度：2.4m編號(hào)土層層厚（）天然重度飽和重度計(jì)算參數(shù)A側(cè)填土3.0182016.416.4砂土3.5202222.40粉質(zhì)粘土18181923.422.4B側(cè)填土3.517.51916.417.4砂土4.0222421.40粉質(zhì)粘土22202124.419.4C側(cè)填土2.0161818.416.4粘土3.5192221.420.2粉質(zhì)粘土20202325.418.4D側(cè)填土3.518.52119.416.4砂土4.0212424.40粉質(zhì)粘土18192027.422.4擬建場(chǎng)地的周邊環(huán)境條件A側(cè)地面超載：地面超載為q=5.4kPaB側(cè)地面超載：地面超載為q=8.4kPaC側(cè)地面超載：地面超載為q=4.8kPaD側(cè)地面超載：地面超載為q=3.9kPa課程設(shè)計(jì)要求說明1、基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)要有詳細(xì)計(jì)算過程及結(jié)果，土壓力計(jì)算必須畫出土壓力分布圖；2、所有支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算方案都必須進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，穩(wěn)定性驗(yàn)算需要有詳細(xì)計(jì)算過程；支護(hù)設(shè)計(jì)的依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012《基坑工程手冊(cè)》第二版A側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算土壓力強(qiáng)度采用靜力平衡法設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，基坑開挖深度為8m，地面超載q=5.4kPa主動(dòng)土壓力計(jì)算土壓力系數(shù)Ka1=Ka2=tanKa3=Kp3=計(jì)算土壓力的上零點(diǎn)Z：q+Z=2.1m計(jì)算主動(dòng)土壓力：ea3↑距離基坑底部Xm以下的主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力計(jì)算計(jì)算被動(dòng)土壓力：e距離基坑底部Xm以下的被動(dòng)土壓力：epx=X計(jì)算土壓力零點(diǎn)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(diǎn)作用位置EaEaEa設(shè)樁入土深度為xEaEa計(jì)算樁的入土深度t設(shè)樁入土的長(zhǎng)度為x，對(duì)樁底取矩，得：E整理得：8.505xt=1.2取整：入土深度9m，樁長(zhǎng)：9+8=17m最大彎矩計(jì)算當(dāng)剪力為0時(shí)所受彎矩最大∑E整理得：8.505x抗傾覆驗(yàn)算合力作用點(diǎn)距離樁底的距離：Za1ZZZZEEK=Ep滿足要求抗滑移驗(yàn)算Ep滿足要求抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算γγm2=18kN/γ滿足要求B側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算荷載和開挖方式確定采用多支點(diǎn)等值梁法設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，開挖深度為10m，第一層支護(hù)深度為地表下3.5m，第二層支護(hù)深度為地表下7m左右。地面超載q=8.4kPa開挖時(shí)分三層開挖，第一層開挖深度為4.5m，開挖完第一層后設(shè)置第一道支護(hù)，繼續(xù)開挖，開挖至設(shè)計(jì)基坑深度8m，第三層開挖至基坑深度10m。土壓力計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)：被動(dòng)土壓力系數(shù)：地面均布超載：確定臨界深度Z：計(jì)算主動(dòng)土壓力：支護(hù)頂部O:3.2B側(cè)主動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖（1）各層開挖內(nèi)力計(jì)算第一層挖至4.5m內(nèi)力計(jì)算第一層開挖至處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度計(jì)算：以下處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度：以下處的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度：反彎點(diǎn)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(dòng)土壓力及其合力作用點(diǎn)位置：第一道支撐軸力：第二層挖至8m內(nèi)力計(jì)算第二層開挖至處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度計(jì)算：以下處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度：以下處的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度： 反彎點(diǎn)位置：第二層開挖示意圖：圖3.3.2第二層開挖示意圖主動(dòng)土壓力及其合力作用點(diǎn)位置：第二道支撐軸力：第三層挖至10m內(nèi)力計(jì)算第三層開挖至1010m以下10m以下x反彎點(diǎn)位置：第三層開挖示意圖：圖3.3.3第三層開挖示意圖主動(dòng)土壓力及其合力作用點(diǎn)位置：計(jì)算樁的嵌固深度設(shè)樁入土深度為基坑底以下xm，對(duì)樁底取距：∑M=0，得：整理得：u=2.39入土深度12m，樁長(zhǎng)：10+12=22m3.4B側(cè)土壓力分布圖（2）抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計(jì)算：土壓力合力及其作用點(diǎn)到樁底的距離：滿足要求?？够乞?yàn)算滿足要求。

C側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算采用土釘墻進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，開挖深度為4.9m，地面超載4.8kPa，地下水深度2.4m。設(shè)計(jì)計(jì)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(hào)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(zhǎng)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(xiǎn)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(nèi)摩擦角得出φm=21.18°，α=β+φφm最危險(xiǎn)滑面4.2C側(cè)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面土釘1到最危險(xiǎn)滑裂面的水平距離為2.802m土釘2到最危險(xiǎn)滑裂面的水平距離為2.194m土釘3到最危險(xiǎn)滑裂面的水平距離為0.746m藍(lán)色線角度標(biāo)注為，紅色線為主動(dòng)土壓力土壓力系數(shù)：KKKK主動(dòng)土壓力：ea0計(jì)算土壓力臨界點(diǎn)單根土釘?shù)妮S向拉力標(biāo)準(zhǔn)值土釘?shù)妮S向拉力標(biāo)準(zhǔn)值按土釘墻墻面傾斜，需計(jì)算主動(dòng)土壓力折減系數(shù)土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)為作用在以為邊長(zhǎng)的面積內(nèi)的主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值，由于土壓力計(jì)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(zhǎng)的面積獲得每層土釘極限抗拔承載力的標(biāo)準(zhǔn)值4.6每層土釘示意圖土釘極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值：土釘錨固力驗(yàn)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(yàn)算土釘墻整體穩(wěn)定性應(yīng)符合下列規(guī)定：式中:——圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù),安全等級(jí)為二級(jí)、三級(jí)的土釘墻,K.分別不應(yīng)小于1.30,1.25；——第i個(gè)圓弧滑動(dòng)體的抗滑力矩與滑動(dòng)力矩的比值,抗滑力矩與滑動(dòng)力矩的比值，抗滑力矩與滑動(dòng)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(dòng)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(nèi)摩擦角，(°)；——第j土條的寬度,m；——

第j土條滑弧面中點(diǎn)處的法線與垂直面的夾角，()；——第j土條的滑弧長(zhǎng)度,m,取；——第j土條上的附加分布荷載標(biāo)準(zhǔn)值,kPa；——第j土條的自重,kN,按天然重度計(jì)算；——第k層土釘或錨桿在滑動(dòng)面以外的錨固段的極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值與桿體受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值(或)的較小值,KN,錨固段的極限抗拔承載力應(yīng)按式(9-8)及式(7-9)的規(guī)定計(jì)算,但錨固段應(yīng)取圓弧滑動(dòng)面以外的長(zhǎng)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(jì)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(diǎn)處土的內(nèi)摩擦角,(°)。D側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1土壓力強(qiáng)度采用靜力平衡法進(jìn)行設(shè)計(jì)，開挖深度為6.5m。地面超載q=3.9kPa5.1.1主動(dòng)土壓力計(jì)算各層土壓力系數(shù)：計(jì)算土壓力的上零點(diǎn)Z：計(jì)算主動(dòng)土壓力：距離基坑底部Xm以下的主動(dòng)土壓力：5.1.2被動(dòng)土壓力計(jì)算距離基坑底部xm以下的被動(dòng)土壓力：計(jì)算土壓力零點(diǎn)位置：5.2土壓力及合力點(diǎn)作用位置5.3計(jì)算樁的入土深度t對(duì)樁底取矩：得：整理得：樁長(zhǎng)：6.5+19m=25.5m最大彎矩計(jì)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(yàn)算合力作用點(diǎn)距離樁底的距離：Za1=25.5?2.37=23.13mZaxE滿足要求。抗滑移驗(yàn)算Ep滿足要求抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算Nq=Nγγm2=24kN/γ滿足要求流土穩(wěn)定性驗(yàn)算D=2滿足要求降水設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)資料：基坑面積為15×