桩锚设计计算及验算书

＃大学毕业设计（论文）1第3章基坑支护方案比选3．1基坑工程特点分析3．2基坑支护的方案3．3基坑支护方案比选＃大学毕业设计（论文）2第4章深基坑支护设计本工程位于市中心，人口密集，距离原有建筑和市政设施较近，基坑开挖采到场地限制，本工程地基土的特点是以填土、粉土、中砂和卵石层为主。根据成都地区成功经验，本工程基坑支护采用人工挖孔桩+预应力锚索进行支护。根据现场场地情况，本基坑支护按两个剖面进行设计。4．1设计依据4．2A段A型桩开挖段支护设计计算由于受篇幅所限仅以A型桩为例给出详细计算过程，B型桩段仅给出计算结果。基坑支护设计参数参见表2-1。地面标高0.00m，基坑坑底标高-15.65m，支撑分别设置在标高-0.50m、-7.50m、-10.00m处，计算标高分别为-1.00m、-8.00m、-10.50m、-15.65m处。侧壁重要性系数1.10。桩墙顶标高0.00m。根据以往经验初设桩墙嵌入深度5.00m，桩间距拟设为2.00m故桩墙计算宽度2.00m。桩墙顶标高以上放坡级数为0级坡。地面超载为局部分布，作用在基坑外侧，标高为-7.60m，荷载值为126.0kpa，距基坑边界1.00m作用宽度为20.00m。设计分别采用逐层开挖支撑（锚拉）支撑力不变计算法和m法计算桩身位移，并将2种方法计算所得结果对比，取内力计算值较大的一种方法作为设计依据。4．2．1逐层开挖支撑（锚拉）支撑力不变计算法首先采用逐层开挖支撑（锚拉）支撑力不变计算法进行计算，其中土压力计算采用郎肯土压力分布理论进行计算。相关理论采用朗肯土压力计算理论：朗肯主动土压力系数计算公式：)245(tan2j-°=Ka（4-1）朗肯被动土压力系数计算公式：2tan(45)2Kpj=°+（4-2）主动土压力计算公式：012aaaEqKCK=-（4-3）被动土压力计算公式：111123AMAQAxyxAABCDaaEIaEIf=+++（4-4）＃大学毕业设计（论文）3根据《建筑基坑支护技术规程》[1]（JGJ120-99）第4.1.1条之规定，其排桩支护方案设计计算模型详见图4-1。桩嵌入深度计算1.200hEhEppjaaig-³åå（4-5）支护结构弯矩值cM和剪力值Vc可按下式计算：()McTjhjhchmzEmzhazEa=++-ååå（4-6）VcTjEmzEaz=+-ååå；（4-7）Ep2hphd∑EpiEp1hEa2haEa4Ea3∑EaiEa10q图4-1排桩支护方案设计计算模型（1）工况1：挖土深度基坑以下1.00m，挡土桩(墙)呈悬臂状,计算过程如下：根据公式（4-1）（4-2）（4-3）（4-4）计算作用在桩的土压力计算：1）第1层土上部标高0.00m，下部标高-1.00m第1层上部主动土压力Ea1上=(15.00×0.00)×tg2(45-8.00/2)-2×0.00×tg(45-8.00/2)=0.00kN/m2第1层下部主动土压力Ea1下=(15.00×1.00)×tg2(45-8.00/2)-2×0.00×tg(45-8.00/2)=11.33kN/m2第2层土上部标高-1.00m，下部标高-2.10m第2层土上部主动土压力Ea2上=(15.00×1.00)×tg2(45-8.00/2)-2×0.00×tg(45-8.00/2)=11.33kN/m2第2层土下部主动土压力Ea2下=(15.00×1.10)×＃大学毕业设计（论文）4tg2(45-8.00/2)-2×0.00×tg(45-8.00/2)=11.33kN/m2作用在桩身的被动土压力：第2层土上部标高-1.00m，下部标高-2.10m第2层土上部被动土压力Ep2上=(15.00×0.00)×tg2(45+8.00/2)+2×0.00×tg(45+8.00/2)=0.00kN/m2第2层土下部被动土压力Ep2下=(15.00×1.10)×tg2(45+8.00/2)+2×0.00×tg(45+8.00/2)=10.50kN/m20.00-1.00-2.100.0011.3311.3310.50图4-2工况1主动、被动土压力示意图桩的被动、主动土压力差值系数为：B=((21.83-0.00)-(11.33-11.33))/1.10=19.85kN/m3土压力为零点距离坑底距离d的计算：d=(11.33-0.00)/19.85=0.57m土压力为零点以上土压力对D点的力矩与分力计算：土压力为零点以上土压力对桩(墙)土压力的分力：Ea=(0.00+11.33)×1.00/2.0+(11.33-0.00)×0.57/2.0=8.90kN/m土压力为零点以上土压力对D点的力矩(梯形转为矩形与三角形计算)：Ma=(11.33-0.00)×1.00/2.0×(0.57+1.00/3.0)+(11.33-0.00)×0.57/2.0×(-0.53+1.10-0.57/3.0)=6.36kN.m/m悬臂桩嵌入土压力为零点以下距离t的计算：分力Ea到土压力为零点的距离：y=/MaEa=6.36/8.90=0.71m根据建筑基坑支护技术规程[1]4.1.1条得到桩需要的总长度为3.14m。最大弯矩的计算：＃大学毕业设计（论文）5而根据公式（4-5）运算得到最大正弯矩Mumax=0.00kN.m/m，发生在标高-13.22m处；最大负弯矩Mdmax=-10.80kN.m/m，发生在标高-2.20m处。考虑到桩(墙)的计算宽度为2.00m最大正弯矩Mumax=2.00×0.00=0.00kN.m，发生在标高-13.22m处；最大负弯矩Mdmax=2.00×-10.80=-21.60kN.m，发生在标高-2.20m处2）工况2：挖土深度基坑以下8.00m，支撑分别设置在标高-0.50m处7.50m处，土压力计算结果见图4-30.00-2.10-4.20-5.50-6.70-8.00-8.600.0023.800.0011.9432.9545.6919.1025.647.2112.0962.18127.85E1-0.50E2-7.50图4-3工况2主动、被动土压力示意图桩的被动、主动土压力差值系数为：B=((158.64-74.27)-(30.79-12.09))/0.60=109.64kN/m3土压力为零点距离坑底距离d的计算：d=0.00=0.00m土压力为零点D点以上土压力对D点的力矩与合力计算：土压力为零点以上土压力对桩(墙)土压力的合力：Ea=(0.00+23.80)×2.10/2.0+(0.00+11.94)×2.10/2.0+(32.95+45.69)×1.30/2.0+(19.10+25.64)×1.20/2.0+(7.21+12.09)×1.30/2.0=128.04kN/m土压力为零点D点以上土压力对D点的力矩(梯形转为矩形与三角形计算)：＃大学毕业设计（论文）6Ma=(23.80-0.00)×2.10/2.0×(5.90+2.10/3.0)+(11.94-0.00)×2.10/2.0×(3.80+2.10/3.0)+32.95×1.30×(2.50+1.30/2.0)+(45.69-32.95)×1.30/2.0×(2.50+1.30/3.0)+19.10×1.20×(1.30+1.20/2.0)+(25.64-19.10)×1.20/2.0×(1.30+1.20/3.0)+7.21×1.30×(0.00+1.30/2.0)+(12.09-7.21)×1.30/2.0×(0.00+1.30/3.0)=438.30kN.m/m桩(墙)嵌入D点以下距离t的计算：第1层支撑到D点距离：a1=7.50m第1层支撑反力：E1=438.30/7.50=58.44kN/m假设支座D点的支撑反力：ED=128.04-58.44=69.60kN/m根据规范[1]4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为10.00m考虑到桩(墙)的计算宽度为2.00mE1=2.00×58.44=116.88kNED=2.00×69.60=139.20kN最大弯矩的计算：而经过积分运算得到最大正弯矩Mumax=143.73kN.m/m，发生在标高-4.78m处；最大负弯矩Mdmax=-27.20kN.m/m，发生在标高-8.71m处。考虑到桩(墙)的计算宽度为2.00m最大正弯矩Mumax=2.00×143.73=287.46kN.m，发生在标高-4.78m处；最大负弯矩Mdmax=2.00×-27.20=-54.40kN.m，发生在标高-8.71m处。3）工况3：挖土深度基坑以下10.50m，支撑分别设置在标高-0.50m、-7.50m处，土压力计算结果如图4-4所示：＃大学毕业设计（论文）70.00-2.10-4.20-5.50-6.70-8.60-10.50-12.900.0023.800.0011.9432.9545.6919.1025.647.2133.0333.0340.1734.10372.23E1-0.50E2-7.50E3-10.00图4-4工况3主动、被动土压力计算示意图桩的被动、主动土压力差值系数为：B=((412.40-74.27)-(40.17-40.17))/2.40=140.89kN/m3土压力为零点D点距离坑底距离d的计算：d=0.00=0.00m点以上土压力对D点的力矩与合力计算：D点以上土压力对桩(墙)土压力的合力：Ea=(0.00+23.80)×2.10/2.0+(0.00+11.94)×2.10/2.0+(32.95+45.69)×1.30/2.0+(19.10+25.64)×1.20/2.0+(7.21+33.03)×1.90/2.0+(33.03+40.17)×1.90/2.0=223.29kN/mD点以上土压力对D点的力矩(梯形转为矩形与三角形计算)：Ma=(23.80-0.00)×2.10/2.0×(8.40+2.10/3.0)+(11.94-0.00)×2.10/2.0×(6.30+2.10/3.0)+32.95×1.30×(5.00+1.30/2.0)+(45.69-32.95)×1.30/2.0×(5.00+1.30/3.0)+19.10×1.20×(3.80+1.20/2.0)+(25.64-19.10)×1.20/2.0×＃大学毕业设计（论文）8(3.80+1.20/3.0)+7.21×1.90×(1.90+1.90/2.0)+(33.03-7.21)×1.90/2.0×(1.90+1.90/3.0)+33.03×1.90×(0.00+1.90/2.0)+(40.17-33.03)×1.90/2.0×(0.00+1.90/3.0)=884.72kN.m/m桩(墙)嵌入D点以下距离t的计算：第1层支撑力取第2阶段的值：E1=58.44kN/m第1层支撑到D点距离：a1=10.00m第2层支撑到D点距离：a2=3.00m第2层支撑反力：E2=(884.72-58.44×10.00)/3.00=100.11kN/m假设支座D点的支撑反力：ED=223.29-58.44-100.11=64.74kN/m根据规范[1]4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为12.50m考虑到规范[1]的要求当桩埋深小于0.2倍的基坑深度时,桩埋深取0.2倍基坑深度：L=10.50+0.2×10.50=12.60m考虑到桩(墙)的计算宽度为2.00mE1=2.00×29.22=58.44kNE2=2.00×100.11=200.22kNED=2.00×64.74=129.48kN最大弯矩的计算：而经过积分运算得到最大正弯矩Mumax=143.73kN.m/m，发生在标高-4.78m处；最大负弯矩Mdmax=-29.01kN.m/m，发生在标高-11.22m处。考虑到桩(墙)的计算宽度为2.00m最大正弯矩Mumax=2.00×143.73=287.46kN.m，发生在标高-4.78m处；最大负弯矩Mdmax=2.00×-29.01=-58.02kN.m，发生在标高-11.22m处；