【導(dǎo)讀】本設(shè)計為兗礦魯化分餾塔的基坑支護設(shè)計。本設(shè)計是根據(jù)國家現(xiàn)行建筑。本設(shè)計采用了鉆孔灌注樁加錨桿的基坑。在土壓力計算過程中，運用了朗肯土壓力理論；在內(nèi)力計算過程。此次設(shè)計的主要指導(dǎo)原則是如何保證基坑的安全可靠、方便。施工，并達到經(jīng)濟的效果。通過這篇論文，直觀的說明了基坑支護設(shè)計所需。場地工程地質(zhì)條件······························································2. 第二章工程地質(zhì)與水文地質(zhì)概況·················································3

　　

【正文】 323)( 3????????????????（ 此層的土壓力 ： )( xxxxax m ?????? 因為距基坑頂為 m? 處的剪力為零，則有： 12 0a ax mT E E a E? ? ? ? 整理得： 2 ?? xx 解得 ： mx ? 由于最大彎矩點就是剪力為零的點，即 mx ，所以 ： ???mx xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 24 最大彎矩可表示為： 1 1 2 2 3m a x t a a a x mM T y E y E y E y? ? ? ? ? ? ? ? 將數(shù)據(jù)代入解得： mKNM . a x ? 樁身的配筋計算 則此樁的配筋可轉(zhuǎn)化為截面為 mmmmhb 7001000 ??? 的矩形截面梁進行配筋。所以有：環(huán)境類別為二級， 混凝土為 C25，鋼筋采用 HRB335 的Ⅱ級鋼筋 。 由環(huán)境類別為二級， 混凝土為 C25，沿灌注樁周邊均勻配置，保護層取50mm ， 則有： mmh 650507000 ??? 有 混凝土 及鋼筋的等級查表可得 ： 211 .9 /cf N mm? 230 0 /yf N mm? /tf N mm? 1 ?? 1 ?? ? ? cf 混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值 yf 鋼筋強度設(shè)計值 tf 混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值 1? 受壓區(qū)混凝土矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值與混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值的比值 1? 矩形應(yīng)力圖受壓區(qū)高度與中和軸高度的比值 11?? 統(tǒng)稱為等效矩形應(yīng)力圖系數(shù) b? 相對界限受壓區(qū)高度 求計算系數(shù)： xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 25 26201??? ??? bhfcMs ?? ?????????? bs ??? 可以 9 6 211 ?? ?? ss ?? 故 26019 mmhf Msys??? ???? ? ， 所以選用 226? 22281mmAs ? （ 2）樁身箍筋配筋 按構(gòu)造要求取：梁中箍筋最大間距 Smax=250mm .。 直徑 mm8? 螺 旋箍。在坑底 、錨桿處上下 500mm 范圍內(nèi)加密，箍筋間距 @150mm 。 驗算適用條件： 1. b??? ，滿足。 2. 00m i n00 2281 ??????? ytff??，同時 %?? ，故可以。即配筋為 6? 22。xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 26 圖 44 灌注樁斷面圖 圖 45 灌注樁剖面圖xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 27 錨桿計算 錨桿設(shè)計主要內(nèi)容 錨桿設(shè)計重要包括：確定錨桿的層數(shù)、間距、傾角；計算擋墻單位長度所受各層錨桿的水平力；根據(jù)錨桿的傾角、間距、計算錨桿軸力；計算錨桿自由段長度和錨固段長度；驗證擋土墻、樁與錨桿的整體穩(wěn)定性；計算錨桿的斷面尺寸和錨桿腰梁的斷面尺寸；繪制錨桿施工圖 。 錨桿設(shè)計 基坑周圍土層以主動滑動面為界可分為穩(wěn)定區(qū)與不穩(wěn)定區(qū)，每根錨桿位于穩(wěn)定區(qū)部分的為錨固段、位于不穩(wěn)定區(qū)部分為自由段。土層錨桿一般由錨頭、拉桿與錨固體組成。 當(dāng)錨頭是支擋結(jié)構(gòu)與拉桿的連接部分時，為了保證來自支擋結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)上荷載的 有效傳遞，一方面必須保證錨頭構(gòu)件本身有足夠的強度，并緊密固定；同時應(yīng)盡量將較大的集中荷載分散開。該錨頭采用螺母鎖定式錨頭，主要由錨座、承壓板、緊固器組成 錨桿設(shè)計計算 錨桿傾角設(shè)為 ?30 ，錨桿孔徑設(shè)為 150mm ，錨桿間距為 1000mm ,為錨桿聯(lián)結(jié)排樁并錨固于土中，如（圖 46）所示： xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 28 圖 46 錨桿錨固示意圖 錨 桿水平拉力設(shè)計值 由上述計算可知： 支點力 KNTc ? KNTT cd 10 ????? ? 1） 錨桿自由段長度 ?????? ???????? ?? ??? kkll tf 2145s i n/2145s i n ?? A： 土壓力零點距坑底距離 ?： 錨桿 傾角 ?：土體各土層厚度內(nèi)摩擦角標(biāo)準值 錨桿的自由長度不小于 5 米 其中654321 665544332211 hhhhhhhhhhhhk ????? ?????? ??????? xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 29 )( 1 ????????????? mhhl ctt 1 9 9 ????? )30 i n(/) i n( 00000 ???????fl 取自由段長度 mlf 5? 2） 錨桿錨固段長度 錨固段長度 smtma qdNkl ?/? mk ： 錨桿安全系數(shù)，取 ，當(dāng)使用年限超過兩年或周圍環(huán)境要求較高時，可取 mk =； tN ： 土層錨桿設(shè)計抽向拉力； tN =Td/ acos ； md ： 錨固段直徑，取鉆頭直徑的 倍 ， md = ?? m； sq ： 錨固體與土層間的剪切強度 40kpa (按規(guī)范取值 )； 經(jīng)計算 mla 20? 3） 錨桿軸向 受拉 承載力設(shè)計值驗算 錨桿軸 受拉 向承載力設(shè)計值：isiks lqdNu ???? ?? d ：直孔段錨固直徑； s? ：錨桿軸向受拉抗力分項系數(shù)為 ； il ：直孔部分錨固段長度； sikq ：土體與錨固體極限阻力標(biāo)準值； 66554433 lqlqlqlqlq ksksksksis ik ????? mKN / ?????????? KNlqduNis iks ???????? ??? KNTN d os os0 ???? ? 因此，錨桿軸向承載力符合要求。 ① 錨桿總長 mlll fa 25520 ????? xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 30 ② 錨桿配筋 1） 錨桿承載力計算應(yīng)符合下式規(guī)定 ： ?cosud NT ? dT 錨桿水平拉力設(shè)計值； uN 軸向受拉承載力設(shè)計值； ? 錨桿與水平面的傾角 ； 2） 錨 桿桿體的截面面積應(yīng)按下列公式確定： ① 普通鋼筋截面面積應(yīng)按下式計算 ?cosy ds f T?? ② 預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積應(yīng)按下式計算 ?cospydp f T?? 公式中： s? p? —— 普通鋼筋 .預(yù)應(yīng)力鋼筋桿體截面面積 ypyff —— 普通鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強度設(shè)計值 錨桿 預(yù)應(yīng)力筋的截面面積應(yīng)力按下列公式確定： ptktmf NkA .? 式中： ptkf 錨桿材料的設(shè)計標(biāo)準強 度值； mk 錨桿安全系數(shù)，取 ； tN 錨桿設(shè)計軸向拉 力值； 2ptk /310f mmN? 23 9310 mmA ???? 考慮安全， 錨桿取 6φ 18， 21529mmA? xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 31 穩(wěn)定性驗算 基坑穩(wěn)定性驗算 在對圍護墻體進行整體圓弧滑動穩(wěn)定 性驗算時，不考慮支撐力的影響，抗剪強度取峰值，可采用瑞典條分法 。先選一個可能的滑動面，確定圓心和半徑，將滑動土體豎向分條和編號，求出最小安全系數(shù)，可 按下式計算： ? ?? ??? ??? ????? niiiiiiininiiiiiiawbqawbqlcK11 1s i nt a nc os ? 式中： K — 為圓弧滑動穩(wěn)定性安全系數(shù)； ic i? — 第 i 土條圓弧面經(jīng)過的土的粘聚力和內(nèi)摩擦角； il — 第 i 土條沿圓弧面的弧長， iii abl cos/? ； iq — 第 i 土條處的地面荷載 ? ?2/mkN ； ib — 第 i 土條寬度 (m)； iw — 第 i 土條重量 ? ?mkN/ 。 1） 計算以 1o 為圓心的滑動面的安全系數(shù)，見表 41： xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 32 表 41 條分法計算表格（ 1o 為圓心 ） 分條編 號 iasin iacos iq (KN/m) ic (kpa ) i?tan W(kn) ib (m) 1 20 7 141 2 2 20 25 2 3 20 35 2 4 20 35 2 5 20 35 2 6 0 35 2 7 0 35 2 8 0 35 2 9 0 35 2 10 0 35 2 11 0 35 90 2 12 0 35 2 計算得： 1 ???ni iilc ? ? a nc os1 ????ni iiiii awbq ? ? ? 934s i n1 ???? ini iii awbq 則 ? ?? ?s i nt a nc o s11 11 ???????? ??? ?niiiiininiiiiiiiiawbqawbqlcK? 2） 計算以 2o 為圓心的滑動面的安全系數(shù)，見表 42： xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 33 表 42 條分法計算表格（ 2o 為圓心） 分條編 號 iasin iacos iq (KN/m) ic (kpa ) i?tan W(kn) ib (m) 1 20 7 141 2 2 20 25 2 3 20 35 2 4 20 35 2 5 20 35 2 6 0 35 2 7 0 35 2 8 0 35 2 9 0 35 2 10 0 35 2 11 0 35 90 2 12 0 35 2 計算得： 1 ???ni iilc ? ? a nc os1 ????ni iiiii awbq ? ? ? i n1 ???? ini iii awbq 則 ? ?? ?s i nt a nc o s11 12 ???????? ??? ?niiiiininiiiiiiiiawbqawbqlcK? 3） 計算以 3o 為圓心的滑動面的安全系數(shù)，見表 43： xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 34 表 43 條分法計算表格（ 3o 為圓心） 分條編 號 iasin iacos iq (KN/m) ic (kpa ) i?tan W(kn) ib (m) 1 20 7 141 2 2 20 25 2 3 20 35 2 4 20 35 2 5 20 35 2 6 0 35 2 7 0 35 2 8 0 35 2 9 0 35 2 10 0 35 2 11 0 35 90 2 12 0 35 2 計算得： 1 ???ni iilc ? ? a nc os1 ????ni iiiii awbq ? ? ? i n1 ???? ini iii awbq 則 ? ?? ?s i nt a nc o s11 13 ???????? ??? ?niiiiininiiiiiiiiawbqawbqlcK? 因為 ?K ，為 穩(wěn)定性 安全系數(shù)最小值，并大于 ，故滿足 基坑整體穩(wěn)定性要求。 一般最危險滑弧在墻底以下 ~ 。當(dāng)墻底下有軟弱夾層時，應(yīng)增大計算深度，直至 K 值增大為止。 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 35 錨桿整體穩(wěn)定性驗算 先求整體穩(wěn)定性安全系數(shù) f 值， 如（圖 48）， 計算要使安全系數(shù)大于 。 錨固段中心錨桿整體穩(wěn)定性驗算 圖 48 錨桿整體穩(wěn)定性驗算 1）如果 ??? ，計算時需計算地面荷載；當(dāng) ??? 時，可不計算地面荷載。 2） KNShhHG d 2 1??????????????? ? G—— 墻體與圍護樁之間的土重。 3）因為 ??? ，所以需要計算地面荷載。擋土墻的主動土壓力；? ?? ?kNE ah1 5 3 7167 6 8 8 ???????????? xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 36 4）擋土樁的主動土壓力： ? ?? ?kNE h 7 2 6 4 8 8 ???????????? 5）求整體承載力 hF ： 可按公式： )(1 )( ??? ???? ???? tgtg G tgEEF hahh 式中： hE 擋土樁的主動土壓力； ahE 墻的主動土壓力； G 代替墻與樁之間的土重； ? 錨桿與水平面的夾角； ? 圍護樁與土體間的摩擦角（δ =1/3φ～ 2/3φ）， 取δ = 2/3φ 求得： kNFh 1072? ； 所以，安全系數(shù)： 2 ???? TKAf h ， 錨桿整體穩(wěn)定。 基坑底地基承載力驗算 在對圍護樁地基承載力進行驗算時，不考慮圍護樁底以上土體的抗剪強度對抗隆起的影響，按普朗得爾（ prandtle）地基極限承載力公式計算，并假定圍護樁底的平面為基準面， 如（圖 49） 所示 ， 從而得到圍護樁底地基承載力全系數(shù)為： ? ? qDh cNDNK cqwz ?? ?? 012?? 式中： 1? — 坑外地表至圍護樁底各土層天然重度的加權(quán)平均值，取； xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 37 2? — 坑內(nèi)開挖面以下至圍護樁各土層天然重度的加權(quán)平均值，取20kN/m3； 0h — 基坑開挖深度，取 ； D— 圍護墻在基坑開挖面以下的插入深度，取 ； q— 坑外地面荷 載，取 2/20 mkN ； c、 ? — 分別為圍護墻底以下主要影響范圍內(nèi)地基土的粘聚力、內(nèi)摩擦角峰值，因此，取該層的強度峰值指標(biāo) c=45kPa、 ? =25? 。 cq NN, — 為地基土的承載力系數(shù)： )245(tan 02t a n ??? ???eN q a n)1( ??? ?Pc NN 則 ? ? ? ? 2 ????? ??????? ?? qDh cNDNK cqwz ?? 滿足要求 。 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 38 τγ （H +D )+γ D=D=O地面荷載q= 20D=基坑底面 圖 49 地基承載力驗算 抗傾覆穩(wěn)定性驗算 在計算作用于圍護墻上的側(cè)壓力時，只需計算土壓力即可；其抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)可按下式進行計算： ? ?? ?SOCSRCQ MMK ? 式中： qK — 為抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)，其中：一級基坑工程取 、二級基坑工程取 、三級基坑工程取 。 ? ?SRCM — 為抗傾覆力矩 ? ?mkN? ，取基坑開挖面以下圍護墻入土部分坑內(nèi)側(cè)壓力 FP 對支撐點的力矩 ? ?SOCM — 為傾覆力矩 ? ?mkN? ，取支撐點以下圍護墻坑外側(cè)壓力 Fa對支撐點的力矩 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 基坑支護設(shè)計計算 39 作用在圍護灌注樁上的土壓力，計算時取灌注樁樁長范圍內(nèi)粘聚力、內(nèi)摩擦角及土層天然重度峰值的加權(quán)平均值?。?3/ mkN?? ， kPac ? ，??? 則主動土壓力合力： ? ?? ? mkNEa / ????????? aE 作用點位置距樁底 處。 則