基坑支護(hù)工程-基坑支護(hù)荷載計(jì)算.ppt

深基坑工程 基坑支護(hù)荷載計(jì)算 第二章作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載 一 荷載分類 1 荷載分類 2 作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載 3 基坑設(shè)計(jì)基本要求 1 承載能力極限狀態(tài) 支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載能力或土體失穩(wěn) 過大變形導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境破壞 2 正常使用極限狀態(tài) 支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形妨礙地下結(jié)構(gòu)施工 或者影響周邊環(huán)境的正常使用功能 支護(hù)結(jié)構(gòu)均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)計(jì)算 一級(jí)基坑和對(duì)變形有限定的二級(jí)基坑 還要進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的變形計(jì)算 二 土壓力 建筑物 填土 擋土墻 地下室 地下室外墻 橋臺(tái) 道路 擋土墻 主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的產(chǎn)生 前提條件是支護(hù)結(jié)構(gòu)存在位移 當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)沒有位移時(shí) 則土對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力為靜止土壓力 土壓力的分布與支點(diǎn)的設(shè)置及其數(shù)量都有關(guān)系 懸臂支護(hù)樁土壓力的實(shí)測(cè)值與按朗肯公式計(jì)算值的對(duì)比 非挖土側(cè)實(shí)測(cè)土壓力小于朗肯主動(dòng)土壓力 即計(jì)算結(jié)果偏大 土的內(nèi)聚力C 內(nèi)摩擦角 值可根據(jù)下列規(guī)定適當(dāng)調(diào)整 在井點(diǎn)降低地下水范圍內(nèi) 當(dāng)?shù)孛嬗信潘头罎B措施時(shí) 值可提高20 在井點(diǎn)降水土體固結(jié)的條件下 可考慮土與支護(hù)結(jié)構(gòu)間側(cè)摩阻力影響 將土的內(nèi)聚力c提高20 1 靜止土壓力 z 地下室外墻 靜止土壓力強(qiáng)度 kN m2 經(jīng)驗(yàn)公式 靜止土壓力合力大小 H P0 kN m H 3 三角形形心處 距底面H 3處 或查表 K0 靜止土壓力系數(shù) 作用點(diǎn)位置 2 主動(dòng)土壓力 無粘性土 z H Pa H 3 墻體移動(dòng)方向 離開土體 Ka 主動(dòng)土壓力系數(shù) Ka K0 三角形形心處 距底面H 3處 方向 水平 作用點(diǎn)位置 主動(dòng)土壓力合力大小 3 被動(dòng)土壓力 無粘性土 z H Pp H 3 墻體移動(dòng)方向 擠壓土體 Kp 被動(dòng)土壓力系數(shù) Ka K0 Kp 三角形形心處 距底面H 3處 方向 水平 作用點(diǎn)位置 被動(dòng)土壓力合力大小 4 主動(dòng)土壓力 被動(dòng)土壓力 靜止土壓力關(guān)系 土壓力P 位移 Pa P0 Pp Pa P0 Pp 5 朗肯土壓力理論 假設(shè) 墻背垂直 光滑 墻后填土水平 主動(dòng)土壓力強(qiáng)度 主動(dòng)土壓力系數(shù) 被動(dòng)土壓力強(qiáng)度 被動(dòng)土壓力系數(shù) 極限平衡條件 1 主動(dòng)土壓力 H p0 A B A點(diǎn) B點(diǎn) 如果p0 0 A點(diǎn) B點(diǎn) 位于 如果C 0 無粘性土 A點(diǎn) B點(diǎn) Pa Pa 土壓力合力Pa 壓力圖形面積 三角形或梯形 P0 0時(shí) 均質(zhì)土 成層土 P0 B C H1 H2 A 主動(dòng)土壓力合力 墻后填土有地下水 B C H1 H2 A z0 土壓力合力 壓力圖形面積 水壓力合力 排水口 已知條件如圖 求 作用在墻上的主動(dòng)土壓力Pa 例題 解 主動(dòng)土壓力合力Pa 作用點(diǎn) 方向 水平 例題 2 被動(dòng)土壓力 H p0 A B A點(diǎn) B點(diǎn) 如果p0 0 A點(diǎn) B點(diǎn) 如果C 0 無粘性土 A點(diǎn) B點(diǎn) Pp Pp 土壓力合力Pp 土壓力方向 水平 土壓力作用點(diǎn) 土壓力分布圖形形心 壓力圖形面積 三角形或梯形 6 庫(kù)倫土壓力 1 思路 2 假定 把墻后達(dá)到極限平衡的滑動(dòng)土楔體視為剛體 從滑動(dòng)土楔體的靜力平衡條件得出土壓力理論 1 填土無粘性 C 0 2 滑動(dòng)面為一通過墻踵的平面 3 主動(dòng)土壓力Pa 屬平面應(yīng)變問題 取1m長(zhǎng)分析 A B C 破壞面與水平面的夾角 W P 墻土間摩擦角 也稱為外摩擦角 土的內(nèi)摩擦角 填土坡角 W 土楔體自重W 大小 方向已知 R R 破壞面BC上的反力R 大小未知 方向已知 P 土壓力P 大小未知 方向已知 墻背傾角 W R P 由正弦定理 A B C W P R D H 由正弦定理 W R P A B C W P R D 即 其中 是假設(shè)的滑動(dòng)面與水平面的夾角 H 求極值 令 求出破壞角 代入上式 得 即 土壓力強(qiáng)度 沿墻高 三角形分布 2 被動(dòng)土壓力Pp A B C W P R A B C W P R W P R 得 若 與朗肯公式相同 朗肯土壓力理論 根據(jù)半無限彈性體的極限平衡條件求出土壓力 因此 假定墻背垂直 光滑 墻后填土水平 因不計(jì)墻土間摩阻力 求得的Pa偏大 這在擋土墻設(shè)計(jì)中是偏于安全的 求得的Pp偏小 這在橋臺(tái)設(shè)計(jì)中也是偏于安全的 庫(kù)侖土壓力理論 根據(jù)墻后土楔體的極限平衡條件求出土壓力 因此 墻背可以不垂直 不光滑 墻后填土不水平 但因假定破壞面是平面 與實(shí)際的曲面有出入 通常 計(jì)算主動(dòng)土壓力誤差在2 10 滿足工程所需的精度要求 但被動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果誤差較大 并且 上面的公式只適用于無粘性土 三 特殊情況下土壓力的計(jì)算 1 地面局部荷載 1 集中荷載按布辛奈斯克解 Spangler修正解 2 線荷載按布辛奈斯克解 實(shí)測(cè)修正解 近似解 3 條形荷載按太沙基公式修正解 朗肯近似解 地面附加荷載傳至n層土底面的豎向荷載qn 1 地面滿布均布荷載q0時(shí) 任何土層底面處 2 離開擋土結(jié)構(gòu)距離為a時(shí) 3 作用在面積為與擋土結(jié)構(gòu)平行 的地面荷載 離開擋土結(jié)構(gòu)距離時(shí) 四 水壓力 水壓力 主要根據(jù)土質(zhì)情況確定如何考慮水壓力的問題 對(duì)于粘性土 土壤的透水性較差 此粘性土產(chǎn)生的側(cè)向壓力可采用水土合算的方法 即側(cè)壓力為相應(yīng)深度處豎向土壓力與水壓力之