土钉支护设计讲解.docx
《土钉支护设计讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土钉支护设计讲解.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
土钉支护设计讲解
土钉设计
土钉处主动土压力计算：
第1点最大主动土压力
根据公式：
ea=q•hKa-2c.、Ka
ei.2=（20+18X1.2）x0.7-2x10X0.84=12.51（kPa）
e2.4=（20+18.0X2.4）X0.7-2X10X0.84=27.72（kPa）
e3.6=（20+18.0X2.5+19.4X1.1）X0.71-2X20X0.85=27.86（kPa）
e4.8=（20+18.0X2.5+19.4X2.0+19.7X0.3）X0.34-2X10X0.59=26.03（kPa）
e6.0=（20+18.0X2.5+19.4X2.0+19.7X1.5）X0.34-2X10X0.59=47.73（kPa）
1.折减系数计算
2
/tan45
tanP
1
'■-土钉墙坡面与水平面夹角,
为73.30
（坡度1:
0.3）。
102.59.6229.23.5
=18.3°
-
£=tan（73；-10）|.
tan73」
2
tan73.3
/tan*2（45-18.3⑵
=0.96
-
tan（73；T0）
1
"~~73.310tan
2
tan73.3
/tan2（45-18.3/2）
=0.96
-
/tan2（45-18.3/2）
产“73.3—9.6、
tan73.39.6tan73.3
£=tan（）
2
-0.99
-
£^tan（73.3229.2）j
1
-~~73.329.2tan—
2
1
tan73.3
1
/tan2（45-18.3/2）
=0.39
=0.39
2.受拉荷载标准值计算
T」eaiSxSy/cos：
其中：
一荷载折减系数;
eai-第i个土钉位置处的基坑水平荷载标准值，（kPa）；
Sx、Sy---土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距，（m；:
---土钉与水平面的夹角。
久=ieaiSxSy/cos
=0.96X12.51X1.2X1.2/cos150
=17.9
T2二；ea2SxSy/cos
=0.96X27.72X1.2X1.2/cos150
=39.67
T3」：
3ea3SxSy/coS
0
=0.99X27.86X1.2X1.2/cos15
=41.12
T4=4ea4SxSy/coS
=0.39
X26.03X1.2X1.2/cos15
=15.1
T5=5ea5SxSy/COS
=0.39X47.73X1.2X1.2/cos150
=27.75
3.土钉受拉承载力设计值计算
土钉受拉承载力设计值按以下公式计算:
Tuj二1.25oTj
其中：
Ti---第i根土钉受拉荷载标准值，（kN）；
J---第i根土钉受拉承载力设计值，（kN）；
0---基坑侧壁重要性系数，取1.0。
Tui=1.250T1=1.251.017.9=22.38kN
Tu2=1.250T2=1.251.039.67=49.59kN
Tu3=1.250T3=1.251.041.12=51.4kN
Tu4=1.250T4-1.251.015.1=18.88kN
Tu5=1.250T5=1.251.027.75=34.69kN
4.土钉长度设计
土钉长度按以下公式计算：
「Y
ujS
li
"du?
qsik
其中：
s---土钉受拉抗力分项系数，取1.3;
duj---第j根土钉锚固体直径，（m）；
qsik---土钉穿越第i层土体与锚固体极限摩阻力标准取值;
查表得q$ik1=45kPa，qsik2=45kPa，q$ik3=45kPa,qsik4=55kPa
li
第i根土钉在直线破裂面外穿越第i稳定土体内的长度，（m）o
5、自由段长度的计算
自由段长度按以下公式计算：
（H-hi）sin（k）
L
Lfi
sin:
sin（—"^）
其中：
Lfi---第i排土钉自由段长度（m）；
h---基坑深度（m；
----土钉墙坡面与水平面的夹角73.30;
:
---土钉与水平面的倾角:
取150;
第1排土钉自由段长度计算，hi=1.2m
（8-1.2）sin（
73.3-18.3
sin73.3sin（
73.318.3
2
=3.72m
第1排土钉长度:
h=Lf1L1=1.583.72=5.6m
2土钉自由段长度计算，hi=2.4m
（8—2.4）sin（73.：
18.3）
sin73.3sin（73.3+18.3十佝
=3.07m
第2土钉长度:
3土钉自由段长度计算，hi=3.6m
=2.41m
第3土钉长度:
l3=Lf3-L3=3.642.41=6.05m
4土钉自由段长度计算，hi=4.8m
=1.75m
第4土钉长度：
（8-6）sin（73^）
第5土钉自由段长度计算，hi=6.0m
f5sin73.3sin（73.3；18.3+15）
=1.10m
第5土钉长度：
l5二Lf5L5=2.011.1=3.11m
综合上述计算结果及施工因素，取第1、2、3排土钉长度为10m,第4、5排土
钉取8m。
6、杆体直径计算：
土钉杆体的钢筋直径按以下公式计算:
其中：
As---钢筋截面面积mm2；
fyk---普通钢筋抗拉强度标准值N/mm2；
Tmax-土钉受拉承载力设计值最大值N；
K---土钉抗拔力安全系数，取1.3。
KT32
Asmax=1.3X51.4X103/400=167.05mm
fyk
选取HRB400!
冈筋H16,A^201.1mm2
纵向受力钢筋去业16,面层混凝土厚度取100伽，钢筋网采用
「8@200。
2.3.3土钉墙验算
1、土钉的内部抗拔力验算
L_LfFsdTu
二d
其中：
Fsd---土钉的局部稳定性安全系数，取1.3;
Tu---土钉的设计内力（N）;
d---土钉直径（M;
.---界面粘结强度标准值（kPa）。
查表得：
v=60kPa,2=60kPa,3=70kPa,4=70kPa,
5=70kPa
（1）、第1排土钉的内部抗拔力验算
FsdTw1.322.38103
3.733
■d13.140.136010
=4.92m：
10m
满足内部抗拔力要求。
（2）、第2排土钉的内部抗拔力验算
Lf2-二3.071349.59103
■d23.140.1360103
二5.7m：
10m
满足内部抗拔力要求。
（3）、第3排土钉的内部抗拔力验算
Lf3
d3
-2.41
满足内部抗拔力要求。
（4）、第4排土钉的内部抗拔力验算
满足内部抗拔力要求
满足内部抗拔力要求
2.抗滑稳定性验算
作用在墙后滑移合力为土体主动土压力Eax
Eax八lqihiKai—2Ci」KaiSxSy
作用在墙底断面的抗滑合力Fi
R=WqBSxtan:
其中：
W---墙体自重（kN）;
b---土钉墙宽度（m，
本设计B=（0.4~0.8）H=（0.4~0.8）*8m=（3.2~6.4）m取5m。
抗滑安全系数Kh满足下式：
Kh工-1.2
Eax
Eax八iHiKai—2G、KaiSxSy
=〔（20+18X2.5）X0.7-2X10X0.84+（20+18X2.5+19.4X2）0.7-2X20
X0.85+（20+18X2.5+19.4X2+19.7X3.5）0.34-2X10X0.59〕1.2
=166.07KN
FiFWqBSxtan:
=342.7KN
Kh€二議需眾061.2，满足抗滑稳定性要求
3.抗倾覆稳定性验算
B
抗倾覆力矩Mw:
Mw二W•qBSy-
2
倾覆力矩M0：
叫八（hKaiSKaig等
抗倾覆安全系数要满足以下公式:
5
=（763.6205）1.2丁
=1727.2KN
倾覆力矩M0:
M0八（口—知心&嗚
=166.078
3
=442.85KN
叽二咤"91.3
M0442.85
满足抗倾覆稳定性要求
桩锚部分设计
上部土钉墙支护8m,下部桩锚支护21m，将上部土钉墙支护的土体简化为均布荷载，则
q^2019.18=172.8kpa
挖土和支撑的程序为：
第一阶段挖土一一第一层支撑一一第二阶段挖土一一第二层支撑一一第三阶段挖土一一第三层支撑一一第四阶段挖土。
分别对各个阶段的板桩受力情况进行分析:
（1）第一阶段挖土完成，板桩呈悬臂状，挖土深5.00m。
第一阶段挖土灌注桩
计算简图。
桩后土体物理力学性质：
2=20kN/m；c2=19kN/m「2=25.6
土压力系数：
Ka2=0.4,Ka2=0.63,Kp2=2.52,Kp2=1.59
土压力系数之差：
2（kP2_'ka2）=42.4
作用在灌注桩上的土压力：
Ea0=q'Ka-2C-fKa2
=172.80.4-2190.63
=45.18kPa
Ea5.0二q'2h2'Ka-2cKa2
=172.82050.4-2190.63
=85.18kPa
土压力零点距开挖面的距离：
uEa50851^-2m
Y（kp-ka）42.4
作用于桩后土压力合力：
1
作用点距地面的距离：
12
4555/285.18-45.1855-
ha23=2.76m
3259
最大弯矩点距土压力零点的距离:
亞E
Xn2.0m
.（kp-ka）
桩的最大弯矩：
Mmax=325.92.752185.18222=1166.6kN・m
23
（2）第二阶段挖土，第一层支撑设置在3m处，挖土深10.0m处，第二阶段挖土灌注桩计算简图
桩前土体物理力学性质取值：
2=20kN/m;c2=19kN/m;2二25.6
3=20.3kN/m;C3=12.1kN/m;=29.1
作用在灌注桩上的土压力：
Ea7.0上=（q叶Y2h2'Ka2—2cjK2
二172.82070.4-2190.63
=101.18kPa
Ea7.0下二q'2h2Ka3—2cKa3
二172.82070.35-212.10.59
=95.2kPa
Ea10.0下=©+丫2人2+?
3h3'Ka3—2CpKa3
=：
172.820720.330.35-212.10.59
=116.52kPa
土压力零点距开挖面的距离：
u叱2.26m
；3（kp3-ka3）
作用于桩后土压力合力：
1
、E245.18101.187=512.26Kpa
1
、E3'95.2116.523=317.58Kpa
作用点位置：
ha2=3.95m
ha3'=1.55m
对土压力零点取矩：
“12Md=512.267-3.9532.26317.583-1.552.26—116.522.262.26-
23
=6124.51KN*m
计算支撑反力：
支撑点到土压力零点d的距离：
ai=102.26-3=9.26m
支撑反力计算：
％二Md/印=661.39kN
1桩上剪力为零的位置距开挖面xm处：
T1=512.26317.582116.5251.56xx
得到化简后的方程：
25.7&2+58.2&—168.420，得到解：
x=3.9m
桩的最大弯矩：
Mmax=661.39103.9-3-512.2673.9-3.95
-317.583-1.553.9-1116.523.9"-
23
=1359.13CN*m
（3）第三阶段挖土，第二层支撑设置在8m处，挖土深15m处，第三阶段挖土灌注桩计算简图
桩前土体物理力学性质取值：
4=20kN/m;C4=21kN/m;4=25.1
土压力系数之差：
2（kp2-ka2r41.4
作用在灌注桩上的土压力：
Ea14.0上=（q'+?
2h2+?
3h3Ka3—2c応
=1172.820720.370.35-212.10.59
=144.94kPa
Ea14.0下=（q'+Y2h2+幼3Ka4—2C、；K7
=172.820720.370.4-2210.64
=155.08kPa
Ea15.0下=（q叶Jh2十丫3h3+yh4'Ka4—2c応
二172.820720.372010.4-2210.64
=163.08kPa
土压力零点距开挖面的距离：
u弘3.94m；2（kp2-3
作用于桩后土压力合力：
1
'E395.2144,947=840.49Kpa
1
'E4'155.08163.081-159.08Kpa
作用点位置:
ha^3.95m
ha3‘=1.55m
对土压力零点取矩：
Md=512.267-3.95173.94840.4917-3743.94
122
159.080.53.94163.083.94-
3
=16120.98KN
计算支撑反力：
第二道支撑到土压力零点d的距离：
◎=153.94-3=15.94m
a2=153.94-8=10.94m
支撑反力计算：
T2=（Md-T1印”比
=509.9kN
桩上剪力为零的位置距开挖面xm处：
1
T1=512.26840.49159.08163.08-41.4xx
2
得到化简后的方程：
20.7x281.54^-340.5^0，得到解：
x=6.48m
桩的最大弯矩：
Mmax=661.39156.48-3509.91156.48-8
-512.267716.48-3.95-840.496.4817-3.74
122
159.086.481-0.5-163.086.482—
23
=2003.68KN*m
（4）第四阶段挖土，第三层支撑设置在12m处，挖土深21m处，第三阶段挖土灌注桩计算简图
a=172.8
桩前土体物理力学性质取值：
5=21.1kN/mg=31kN/m;=37.4
土压力系数之差：
5（kp5-ka5）=81.23
作用在灌注桩上的土压力：
Ea2i.o±=（172.8+20汉7+20.3汉7+20汉7^0.4—2汉21汉0.64
=270.92kPa
Ea21.0下=（172.8+20X7+20.3X7+20沢7卜0.24—2汉31汉0.49
=93.2kPa
土压力零点距开挖面的距离：
u.血3.34m
‘5（kp5-ka5）
作用于桩后土压力合力：
1’
'E4155.08270.927=1491KN
2
作用点位置：
h4=3.82m
对土压力零点取矩：
Md=512.267-3.95773.94840.4977-3.74394
122
14917-3.823.94—93.23.94-
23
=31943.55KN*m
计算支撑反力：
第三道支撑到土压力零点d的距离：
印=213.343=21.34n
a2=213.34-8=16.34ma3=213.34-12=12.34n
支撑反力计算：
T3=（Md_T沢ai—乙xa2）/as
-769.66CN
嵌固深度计算：
hp'Epj'Thrchd-1.2°ha'Eai_0
661.3921hd-3509.9121hd-8769.6621hd-12
-1
51226汇（hd+7+7—395+7）
—1.2汇1+84049汉（hd十7+7—3.74）+1491（hd+7—3.82）
I+0.5江（932-81.23hdhd江2hd
-3一
-0
32
即：
32.49hd-37.28hd-1580.34hd-771.03_0
采用试算法，则hd=8m
桩长：
21+8=29m
桩上剪力为零的位置距开挖面xm处：
T1T2T3-268.4512.26317.580.5116.52-51.56xx
得到化简后的方程：
40.62<2—46.6x—906.79=0，得到解：
x=5.33m
桩的最大弯矩：
Mmax=661.39215.33-3509.91215.33-8769.66215.33-12
-512.267775.33-3.95-840.495.3377-3.74
」122
14915.3337-3.82-93.25.332-
23
=2332.49KN*m
稳定性验算:
整体抗滑移稳定性验算：
采用条分法，以最下层支点为轴心进行圆弧滑动性验算
:
l|CjljqjbjGjcosttan打
RL
送（qjbj+AGj）sin^
编号
q。
bi
qo*bi
高度
面积
重度
1
0.00
2.620.
00
3.23
4.23
21.10
2
0.00
2.620.
00
5.30
11.17
21.10
3
0.00
2.620.
00
6.68
15.69
21.10
4
0.00
2.620.
00
7.54
18.63
21.10
5
0.00
2.620.
00
7.95
20.29
21.10
6
0.00
2.620.
00
16.95
32.62
21.10
7
193.52
2.625（
）7.02
16.54
43.87
20.06
8
193.52
2.6250
）7.02
15.70
42.23
20.06
9
193.52
2.6250
）7.02
14.33
39.34
20.06
10
193.52
2.6250
）7.02
12.27
34.85
20.06
11
193.52
2.6250
）7.02
9.06
27.94
20.06
12
193.52
2.6250
）7.02
11.87
20.06
G
qo*bi+G
3i
sin3i
T
89.28
89.28
50.00
0.77
68.39
235.78
235.78
38.00
0.62
145.16
331.14
331.14
28.00
0.47
155.46
393.06
393.06
18.00
0.31
121.46
428.16
428.16
9.00
0.16
66.98
688.26
688.26
0.00
0.00
0.00
880.07
1387.09
9.00
0.16
216.99
847.22
1354.24
18.00
0.31
418.48
789.15
1296.17
27.00
0.45
588.45
699.01
1206.03
38.00
0.62
742.51
560.52
1067.54
50.00
0.77
817.79
238.08
745.11
67.00
0.92
685.87
4027.54
cos3i
tan$i
（qo*bi+G）*cos3i
*tan$i
C值
li值
0.64
37.40
0.76
43.88
21.10
4.08
86.00
0.79
37.40
0.76
142.05
21.10
3.32
70.15
0.88
37.40
0.76
223.54
21.10
2.97
62.61
0.95
37.40
0.76
285.81
21.10
2.75
58.13
0.99
37.40
0.76
323.32
21.10
2.65
55.97
1.00
37.40
0.76
526.22
21.10
2.62
55.28
0.99
26.00
0.49
668.20
20.06
2.65
53.21
0.95
26.00
0.49
628.18
20.06
2.75
55.26
0.89
26.00
0.49
563.28
20.06
2.94
58.99
0.79
26.00
0.49
463.53
20.06
3.32
66.70
0.64
26.00
0.49
334.68
20.06
4.08
81.76
0.39
26.00
0.49
142.00
20.06
6.71
134.51
4344.68
838.58
安全系数计算：
（4344.68+838.58/4027.54=1.3>1.2验算合格
（1）抗隆起稳定性验算：
21.1813.3419.7824.12
20.1汉37+172.8
配筋计算
根据上述计算结果，进行配筋计算：
弯矩设计值为2332.49kN.m/m，
故弯矩设计值
M=2332.491.5=3498.7kN.m剪力值为V=769.661.5=1154.49kN.
钻孔灌注桩纵向受力钢筋沿圆截面周边均匀布置，其正截面受弯承载力按下列公式计算：
取混凝土强度C30,fc=14.3N/mm2,主筋采用HRB335U级钢筋,
r=1000mm,桩间距取R=1500mm,截面积A=785400mm2，保护层厚度取50m
升级会员 