基坑桩锚设计计算过程手算Word文件下载.docx
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Ka
Kp
1填土
0.6558
0.8098
1.5252
1.2350
2粉质粘土
0.5278
0.7265
1.8945
1.3764
3全风化砾岩
0.4550
0.6745
2.1981
1.4826
一、)基坑示意图:
1)基坑外侧主动土压力计算如下:
(1)填土:
填土顶部主动土压力强度:
=q-2=20x0.6558-2x12x0.8098=-6.32Kpa
填土底部的主动土压力强度:
=(+q)-2=
=(18.3x10.5+20)x0.6558-2x12x0.8098=119.69kpa
(2)粉质粘土:
粉质粘土顶部的主动土压力强度:
=(*+q)-2=
=(18.3x10.5+20)x0.5278-2x12x0.7265=94.54kpa
粉质粘土底部的主动土压力强度:
=(*+*+q)-2=
=(18.3x10.5+19.8x1.8+20)x0.5278-2x12x0.7265=113.35kpa
(3)临界深度:
=2/–q/=2x12/18.3x0.8098-20/18.3=0.53m
2)第一层锚杆计算:
基坑开挖到5.2m,设置第一排锚杆的水平分力为T1。
1)此时基坑开挖深度为,
基坑外侧底部的主动土压力强度:
=(*+q)-2=(18.3x5.2+20)x0.6558-2x12x0.8098=56.09kpa
基坑侧的被动土压力强度:
=2=2x12x1.2350=29.64kpa.
=(-)+2=18.3x(10.5-5.2)x1.5252+2x12x1.2350=177.57kpa.
知:
<
<
知铰点位于坑底与填土层间:
设铰点为o,距离坑底ym.
=
=y+2=y18.3x1.5252+2x12x1.2350=27.91y+29.64
=[q+(h+y)]-2=[20+18.3(5.2+y)]x0.6558-2x12x0.8098=12y+56.08
解得:
y=1.66m
2)设置第一排锚杆的水平分力为T1,铰点以上土层及锚杆力对铰点起矩平衡。
2.1土压力作用位置确定:
三角形分布:
=
梯形分布:
即:
2.2基坑侧被动土压力作用点位置:
(梯形分布)
=y+2=18.3x1.66x1.5252+2x12x1.2350=75.97kpa.
=[(2x29.64+75.97)/3x(29.64+75.97)]x1.66=0.71m
2.3基坑外侧主动土压力作用点位置:
(三角形分布)
=(h+y-)
已知,h=5.2m,y=1.66m,=0.53m
=(5.2+1.66-0.53)=2.11m
2.4第一排锚杆作用点离起矩点位置:
L=h+y-d=5.2+1.66-2.2=4.66m.(d为锚杆离地面距离)
2.5基坑侧被动土压力合力:
=x
即,=yx(+)/2=1.66x(75.97+29.64)/2=87.66kpa
2.6基坑外侧主动土压力:
(h+y-x=(5.2+1.66-0.53)x75.97/2=240.45kpa.
(h+y–d)+=
代入数据:
+87.66x0.71=240.45x2.11
=95.52kpa.
三)第二排锚杆计算:
此时,基坑开挖至设计深度=7.3m。
3.1)基坑侧被动土压力强度:
=(-)+2=18.3x(10.5-7.3)x1.5252+2x12x1.2350=118.96kpa
=(-)+2=18.3x(10.5-7.3)x1.8945+2x30x1.3764=193.53kpa.
=[(-)++2
=[18.3x(10.5-7.3)+19.8x1.8]x1.8945+2x30x1.3764=176.79kpa.
基坑外侧主动土压力强度:
=(*+q)-2=(18.3x7.3+20)x0.6558-2x12x0.8098=81.29kpa.
=(*+q)-2=(18.3x10.5+20)x0.5278-2x30x0.7265=68.38kpa
<
故,假想铰点为两层土的交界处,设为M点,距基坑底为3.2m.
3.2)设置第一排锚杆的水平分力为,铰点以上土层及锚杆力对铰点起矩平衡。
3.2.1土压力作用位置确定:
基坑侧被动土压力作用点位置:
2x29.64+118.96)/3x(29.64+118.96)]x3.2=1.28m
基坑外侧主动土压力作用点位置:
=(-)
=(10.5-0.53)=3.32m
第一排锚杆作用点位置:
=-d=10.5-2.2=8.3m
第二排锚杆作用点位置:
=10.5-4.7=5.8m
3.2.2)土压力合力:
基坑外侧主动土压力:
=(+q)-2==(18.3x10.5+20)x0.6558-2x12x0.8098=119.69kpa
=-=10.5-0.53=9.97m
=(119.69x9.97)/2=596.65kpa
基坑侧被动土压力:
=3.2m.
=(29.64+118.96)x3.2/2=237.76kpa
++=
有:
+95.52x8.3+237.76x1.28=596.65x3.32
得:
=152.37kpa
四)桩嵌固深度计算:
4.1)基坑开挖至设计深度时,据上结果知铰点假想为土层交接点M点,则该处的剪力计算如下:
根据水平方向上的平衡:
596.65-(237.76+95.52+152.37)=111kpa
设桩底端为N点,桩底距M点距离为。
桩MN段对桩底N起矩平衡:
4.1.1)土压力合力计算:
桩侧被动土压力合力:
根据3.1有:
=(-)+2
=18.3x(10.5-7.3)x1.8945+2x30x1.3764=193.53kpa.
=[18.3x(10.5-7.3)+19.8x]x1.8945+2x30x1.3764
=[110.94+37.51]+82.584
桩外侧主动土压力计算:
=(*+q)-2=
(18.3x10.5+20)x0.5278-2x30x0.7265=68.38kpa
=[++q]-2=
[18.3x10.5+19.8x+20]x0.5278-2x30x0.7265
=[111.97+10.45]-43.59
=68.38+
4.1.2)土压力作用点计算:
桩侧被动土压力作用点计算:
得,
桩外侧主动土压力作用点计算:
剪力的作用点位置为=
4.1.3)桩MN段对桩底N点起矩平衡:
.+.=.
即,
.+[68.38+.]
=].]
解得,
=1.63m
则嵌固深度,m.
入土深度增大系数=1.20
即,桩的嵌固深度,=1.20x4.83=5.80m
五)桩身最大弯矩计算:
5.1)第一步开挖
第一次开挖到第一排锚杆下0.5m即2.7m处。
=18.3x(10.5-2.7)x1.5252+2x12x1.2350=247.35kpa
=(+q)-2=(18.3x10.5+20)x0.6558-2x12x0.8098=119.69kpa
=x=(29.64+247.35)x7.8/2=1080.26kpa
x=119.69x10.5/2=628.37kpa.
5.2)设u点剪力为0,点u到此步开挖基坑底的距离为.
=18.3xx1.5252+2x12x1.2350=27.91+29.64
=x=(59.28+27.91)
=[+q)-2
=[18.3x(x0.6558-2x12x0.8098=26.08+12
()
=(26.08+12)(+2.7-0.53)/2
因o点处剪力为0,即有,
解得,=0.91m
有,
=[+q)-2=26.08+12=37kpa.
=27.91+29.64=55.04kpa.
==56.98kpa
=(2.7+0.91-0.53)/3=1.03
=0.91(2x29.64+55.04)/3(29.64+55.04)=0.41m
M=-
=56.98x(1.03-0.41)=35.33kpa.
六)第二步开挖至5.2m,可知开挖面上下各有一个剪力零点,设其为Q,R,分别到5.2m开挖面的距离为x,y。
6.1)
=[+q]-2
=[18.3(5.2-x)+20]x0.6558-2x12x0.8098=56.09-12x
x
/2
使得,
即,解得
又,
==1.33m
Q点弯矩可计算
=95.52x[(5.2-2.2-0.68)-1.33]=94.56kpa.
6.2)
29.64kpa.
=y
+29.64)y/2=(13.96y+29.64)y
=[18.3(5.2+y)+20]x0.6558-2x12x0.8098=56.09+12y
=(56.09+12y)(5.2+y-0.53)/2
+
即解得,y=4.34m
487.31kpa
==391.58kpa
==(5.2+4.34-0.52)/3=3m
==1.68m
=7.34m
R点处弯矩,
=95.52X7.34+391.58X1.68-487.31X3=-102.96KPA
七)第三次开挖至设计深度7.3m,知在开挖基坑面上下各有一个剪力为0的点。
因,
=(+q)-2
=(18.3x7.3+20)x0.6558-2x12x0.8098=81.29kpa
==(7.3-0.53)/3=2.26m
=275.17
即,在该基坑底面与第二排锚杆之间存在剪力为0的点,设为U,该点到基坑底面的距离为x。
=[18.3(7.3-x)+20]x0.6558-2x12x0.8098=81.29-12x
=(81.29-12x)(7.3-x-0.53)/2
解得,x=0.35m
=(7.3-0.35-0.53)/3=2.14m
U点处的弯矩,
=18.3x(10.5-7.3)x1.5252+2x12x1.2350=118.96kpa
=(119.69x9.97)/2=596