桩锚设计计算书.docx

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桩锚设计计算书

桩锚设计计算书

一、计算原理

1.1土压力计算

土压力采用库仑理论计算

1.1.1主动土压力系数

1.1.2被动土压力系数

1.1.3主动土压力强度

1.1.4被动土压力强度

1.2桩锚设计计算

1.2.1单排锚杆嵌固深度按照下式设计计算：

式中，hp为合力∑Epj作用点至桩底的距离，∑Epj为桩底以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和，Tc1为锚杆拉力，hT1为锚杆至基坑底面距离，hd为桩身嵌固深度，γ0为基坑侧壁重要性系数，ha为合力∑Eai作用点至桩底的距离，∑Eai为桩底以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和。

1.2.2多排锚杆采用分段等值梁法设计计算，对每一段开挖，将该段状上的上部支点和插入段弯矩零点之间的桩作为简支梁进行计算，上一段梁中计算出的支点反力假定不变，作为外力来计算下一段梁中的支点反力，该设计方法考虑了实际施工情况。

1.3配筋计算公式为：

钢筋笼配筋采用圆形截面常规配筋，并根据桩体实际受力情况，适当减少受压面的配筋数。

式中，K为配筋安全系数，S为桩距，M为最大弯矩，r为桩半径，fcm和fy分别为混凝土和钢筋的抗弯强度，As为配筋面积，A为桩截面面积，α对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与2π的比值，用叠代法计算As。

1.4锚杆计算

1.4.1锚杆截面积为：

式中：

Kb为锚杆面积安全系数，RD为所需锚杆拉力，δP为锚杆抗拉强度，α为锚杆与水平线之间的夹角，S为桩距。

1.4.2锚杆自由段长度为：

式中：

H为开挖深度，A为土压力零点距坑底距离，D为桩如土深度，G为锚杆深度。

1.4.3锚杆锚固段长度为：

式中：

Km为锚杆锚固长度安全系数，Fu为锚杆的极限锚固力，Fu=πDrqs，Dr为锚固体直径，qs为土体与锚固体之间粘结强度，α为锚杆倾角。

1.4.4锚杆总长度为：

1.5支护结构稳定性验算：

1.5.1围护结构内部稳定性验算：

按照E.Kranz等效锚墙简易算法计算，要求安全系数k≥1.5。

计算公式如下：

式中：

Ks1和Ks2分别为第一、二道锚杆的稳定安全系数，Rmax1、Rmax2分别为第一、二道锚杆按照力多边形求得的最大拉力，Nt1、Nt2分别为第一、二道锚杆的轴向设计拉力。

1.5.2整体稳定性验算：

整体稳定性验算按照Bishop法验算，要求安全系数ks≥1.30。

式中：

Wi为土条重，ui为土条的孔隙水压力，αi为土条底面与水平线的夹角，Qi为水平地震力荷载，ei为地震力荷载距滑弧圆心垂距，bi为土条宽度。

1.5.3承载力稳定性验算：

承载力安全系数验算公式为：

Ks为安全系数，Ks≥1.10～1.20。

式中：

H为开挖深度，D为桩入土深度，q为地面超载，Nq、Nc为地基承载力系数，该系数采用Prabdtl公式计算：

1.5.4抗隆起验算：

采用经验公式验算：

式中：

δ为基底隆起值（mm），一般要求δ<0.5H/100，H＇=H+q/γ（m），H为基坑开挖深度（m），q为地面超载（KPa），D为墙体入土深度（m），C、φ、γ分别为土体的粘聚力、内摩擦角和容重。

二、设计计算

Ⅰ区基坑支护设计计算书

---------------原始数据---------------

基坑深度[桩顶距坑底距离]/（m）=6.8

邻土面水位距桩顶距离/（m）=15

邻坑面水位距桩顶距离/（m）=15

地面均布荷载/（KPa）=200

桩嵌固深度安全系数=1.2

桩背与土的摩擦角系数[0-2/3]=.6

锚撑道数=1

锚杆钢筋安全系数=1.5

锚固长度安全系数=1.5

锚杆抗拉强度/（MPa）=1470

锚杆钻孔直径/（m）=.15

锚杆层号锚杆距桩顶距离/（m）锚杆与水平面夹角/（°）锚固体与土体粘结强度/（MPa）

1.215.1

土层编号深度[距桩顶距离]/（m）γ/（KN/m^3）Ｃ/（KPa）Φ/（°）

14.520030

210201522

32220040

---------------计算结果---------------

护坡桩设计：

桩嵌固深度=5.20（m）

设计桩长=12.00（m）

最大弯矩点距桩顶距离=4.30（m）

土压力零点距桩顶距离=7.98（m）

抗滑安全系数=2.11

设计最大弯矩=706.74（KN.m）

桩径=800[mm]

桩距=1.6[m]

按圆形截面配筋:

受拉面配筋数=9Φ25

受压面配筋数=7Φ22

箍筋直径Φ6.5，间距200mm

加强筋直径Φ16，间距2000mm

底部隆起值=-2.34[cm]

地基承载力安全系数=13.67

锚杆设计：

一桩一锚

锚杆水平间距=1.6（m）

锚杆轴向设计拉力值Nt=500.00（KN）

锚杆与水平线的夹角=15（°）

需要3束15.0（7Φ5）钢绞线

锚杆自由段长=3.74（m）

锚杆锚固段长=15.68（m）

锚杆设计长度=20.00（m）

锚墙安全系数k=1.92

整体稳定性安全系数Ks=1.51

支护结构计算内力图

Ⅱ区基坑支护设计计算书

---------------原始数据---------------

基坑深度[桩顶距坑底距离]/（m）=8.85

邻土面水位距桩顶距离/（m）=15

邻坑面水位距桩顶距离/（m）=15

地面均布荷载/（KPa）=200

桩嵌固深度安全系数=1.2

桩背与土的摩擦角系数[0-2/3]=.6

锚撑道数=2

锚杆钢筋安全系数=1.5

锚固长度安全系数=1.5

锚杆抗拉强度/（MPa）=1470

锚杆钻孔直径/（m）=.15

锚杆层号锚杆距桩顶距离/（m）锚杆与水平面夹角/（°）锚固体与土体粘结强度/（MPa）

1.215.1

2415.08

土层编号深度[距桩顶距离]/（m）γ/（KN/m^3）Ｃ/（KPa）Φ/（°）

14.520030

210201522

32220040

---------------计算结果---------------

护坡桩设计：

桩嵌固深度=3.39（m）

设计桩长=12.50（m）

最大弯矩点距桩顶距离=6.83（m）

抗滑安全系数=1.45

设计最大弯矩=673.13（KN.m）

桩径=800[mm]

桩距=1.6[m]

按圆形截面不均匀配筋:

受拉面配筋数=9Φ25

受压面配筋数=7Φ22

箍筋直径Φ6.5，间距200mm

加强筋直径Φ16，间距2000mm

底部隆起值=3.62[cm]

地基承载力安全系数=8.54

锚杆设计：

第1道锚撑:

三桩两锚

锚杆水平间距=2.4（m）

锚杆轴向设计拉力值Nt=450.00（KN）

锚杆与水平线的夹角=15（°）

需要3束15.0（7Φ5）钢绞线

锚杆自由段长=4.72（m）

锚杆锚固段长=14.44（m）

锚杆设计长度=20.00（m）

锚墙安全系数k=1.75

第2道锚撑:

一桩一锚

锚杆水平间距=1.6（m）

锚杆轴向设计拉力值Nt=540.00（KN）

锚杆与水平线的夹角=15（°）

需要4束15.0（7Φ5）钢绞线

锚杆自由段长=2.89（m）

锚杆锚固段长=18.67（m）

锚杆设计长度=22.00（m）

锚墙安全系数k=1.65

整体稳定性安全系数Ks=1.55

支护结构计算内力图

Ⅲ区基坑支护设计计算书

---------------原始数据---------------

基坑深度[桩顶距坑底距离]/（m）=12.5

邻土面水位距桩顶距离/（m）=20

邻坑面水位距桩顶距离/（m）=20

地面均布荷载/（KPa）=80

条形荷载/（KPa）=270

条形荷载距桩距离/（m）=7

条形荷载宽度/（m）=16

条形荷载深度[距桩顶距离]/（m）=5

桩嵌固深度安全系数=1.2

桩背与土的摩擦角系数[0-2/3]=.6

锚撑道数=3

锚杆钢筋安全系数=1.5

锚固长度安全系数=1.5

锚杆抗拉强度/（MPa）=1470

锚杆钻孔直径/（m）=.15

锚杆层号锚杆距桩顶距离/（m）锚杆与水平面夹角/（°）锚固体与土体粘结强度/（MPa）

12.515.12

26.015.12

39.015.1

土层编号　　　　深度[距桩顶距离]/（m）　　γ/（KN/m3）Ｃ/（KPa）Φ/（°）

12201010

24201513

310.520030

416.4201522

52220040

---------------计算结果---------------

护坡桩设计：

桩嵌固深度=5.56（m）

设计桩长=19.00（m）

最大弯矩点距桩顶距离=11.70（m）

设计最大弯矩=576.79（KN.m）

桩径=800[mm]

桩距=1.7[m]

按圆形截面不均匀配筋:

受拉面配筋数=9Φ25

受压面配筋数=7Φ22

箍筋直径Φ6.5，间距200mm

加强筋直径Φ16，间距2000mm

锚杆设计：

第1道锚撑:

三桩两锚

锚杆水平间距=2.55（m）

锚杆轴向设计拉力值Nt=640（KN）

锚杆与水平线的夹角=15（°）

需要4束15.0（7Φ5）钢绞线

锚杆自由段长=6.54（m）

锚杆锚固段长=18.26（m）

锚杆设计长度=24.00（m）

锚墙安全系数k=1.62

第2道锚撑:

三桩两锚

锚杆水平间距=2.55（m）

锚杆轴向设计拉力值Nt=450.00（KN）

锚杆与水平线的夹角=15（°）

需要3束15.0（7Φ5）钢绞线

锚杆自由段长=4.66（m）

锚杆锚固段长=11.67（m）

锚杆设计长度=20.00（m）

锚墙安全系数k=1.59

第3道锚撑:

一桩一锚

锚杆水平间距=1.7（m）

锚杆轴向设计拉力值Nt=540.00（KN）

锚杆与水平线的夹角=15（°）

需要4束15.0（7Φ5）钢绞线

锚杆自由段长=3.32（m）

锚杆锚固段长=17.49（m）

锚杆设计长度=22.00（m）

锚墙安全系数k=1.65

整体稳定性安全系数Ks=1.68

支护结构计算内力图

Ⅳ区基坑支护设计计算书

---------------原始数据---------------

基坑深度[桩顶距坑底距离]/（m）=12.5

邻土面水位距桩顶距离/（m）=20

邻坑面水位距桩顶距离/（m）=20

地面均布荷载/（KPa）=80

条形荷载/（KPa）=270

条形荷载距桩距离/（m）=4

条形荷载宽度/（m）=16

条形荷载深度[距桩顶距离]/（m）=5

桩嵌固深度安全系数=1.3

桩背与土的摩擦角系数[0-2/3]=.6

锚撑道数=4

锚杆钢筋安全系数=1.5

锚固长度安全系数=1.5

锚杆抗拉强度/（MPa）=1470

锚杆钻孔直径/（m）=.15

锚杆层号锚杆距桩顶距离/（m）锚杆与水平面夹角/（°）锚固体与土体粘结强度/（MPa）

1315.12

25.515.12

37.515.08

41015.08

土层编号深度[距桩顶距离]/（m）γ/（KN/m3）Ｃ/（KPa）Φ/（°）

12201010

24201513

310.520030

416.4201522

52220040

---------------计算结果---------------

护坡桩设计：

桩嵌固深度=5.94（m）

设计桩长=19.00（m）

最大弯矩点距桩顶距离=11.70（m）

设计最大弯矩=695.05（KN.m）

桩径=800[mm]

桩距=1.65[m]

按圆形截面不均匀配筋:

受拉面配筋数=9Φ25

受压面配筋数=7Φ22

箍筋直径Φ6.5，间距200mm

加强筋直径Φ16，间距2000mm

锚杆设计：

第1道锚撑:

一桩一锚

锚杆水平间距=1.65（m）

锚杆轴向设计拉力值Nt=540.00（KN）

锚杆与水平线的夹角=15（°）

需要4束15.0（7Φ5）钢绞线

锚杆自由段长=6.34（m）

锚杆锚固段长=13.47（m）

锚杆设计长度=22.00（m）

锚墙安全系数k=1.61

第2道锚撑:

两桩一锚

锚杆水平间距=3.3（m）

锚杆轴向设计拉力值Nt=450.00（KN）

锚杆与水平线的夹角=15（°）

需要3束15.0（7Φ5）钢绞线

锚杆自由段长=3.92（m）

锚杆锚固段长=14.23（m）

锚杆设计长度=20.00（m）

锚墙安全系数k=1.55

第3道锚撑:

一桩一锚

锚杆水平间距=1.65（m）

锚杆轴向设计拉力值Nt=440.00（KN）

锚杆与水平线的夹角=15（°）

需要3束15.0（7Φ5）钢绞线

锚杆自由段长=3.92（m）

锚杆锚固段长=16.48（m）

锚杆设计长度=22.00（m）

锚墙安全系数k=1.59

第4道锚撑:

一桩一锚

锚杆水平间距=1.65（m）

锚杆轴向设计拉力值Nt=540.00（KN）

锚杆与水平线的夹角=15（°）

需要4束15.0（7Φ5）钢绞线

锚杆自由段长=2.58（m）

锚杆锚固段长=19.27（m）

锚杆设计长度=22.00（m）

锚墙安全系数k=1.64

支护结构计算内力图

土钉墙支护设计计算书

一、计算原理

1.1土钉设计计算.

土钉抗拉承载力计算：

式中：

Tjk为第j根土钉受拉荷载；Tuj为第j根土钉抗拉承载力设计值；ξ为荷载折减系数；eajk为第j根土钉位置处的基坑水平荷载标准值；sxj、szj为第j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距；αj为第j根土钉与水平面的夹角；γs为土钉抗拔抗力分项系数，取1.3；dnj为第j根土钉锚固体直径；qsik为土钉穿越第i层土土体与锚固体极限摩阻力标准值；Li为第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体内的长度。

土钉在滑裂面外的极限抗拔力为：

式中：

Lni为第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体内的长度。

1.2各层土钉配筋计算：

式中：

d为土钉体的钢筋直径；Fsd为土钉的局部稳定性安全系数，取1.2～1.4；fyk为钢筋抗拉强度标准值；N为土钉的设计内力，按照下式计算：

式中：

θ为土钉的倾角；p为土钉长度中点所处深度位置上的侧压力；，SV、SH分别为土钉的横向、纵向间距。

1.3土钉墙内部整体稳定性验算：

K要求K≥1.3

式中：

n，滑动体分条数；m，滑动体内土钉数；γk为整体滑动分项系数，取1.3；

γ0为基坑侧壁重要性系数；wi为第i分条土重；bi为第i分条宽度，cik和φik分别为第 i分条滑裂面处的固结不排水快剪指标；θi为第i分条滑裂面处中点切线与水平面夹角；αj为土钉与水平面的夹角；Li为第i分条滑裂面处弧长；s为计算滑动体单元厚度；Tnj为第j根土钉在滑节面外的极限抗拔力。

1.4土钉墙支护外部稳定验算：

1.4.1抗滑移验算

抗滑移安全系数为：

>1.3

式中：

Eax为主动土压力对挡土墙的水平力（KN），q为地面荷载（KPa），H为土钉墙计算高度（m），Ka为主动土压力系数。

F为抗滑力（KN），B为土钉墙计算宽度（m），一般取土钉平均长度的11/12。

1.4.2抗倾覆验算

抗倾覆安全系数为：

>1.5

土钉墙设计计算书

---------------原始数据---------------

基坑深度/（m）=9.0

放坡角度（°）=78

地面均布荷载/（KPa）=20

第一排土钉距地表距离/（m）=1.0

土钉水平间距/（m）=1.5

土钉钻孔直径/（m）=0.11

土钉抗拔出安全系数（1.3-2.0）=1.4

土体滑动力矩安全系数[1.5-2.0]=1.6

土钉编号土钉与水平面夹角/（°）土钉埋置深度/（m）

1101

2102.5

3104

4105.5

5107

6108.4

土层编号深度[距桩顶距离]/（m）γ/（KN/m3）Ｃ/（KPa）Φ/（°）

16201010

28201513

314.520030

---------------计算结果---------------

第1排土钉长度=6.00（m）

第1排土钉承受的拉力=5.75（KN）

第1排土钉的抗拔力=19.10（KN.m）

第1排土钉抗拔出安全系数=4.99

土钉钢筋直径=18.00（mm）

第1排土钉抗拔力满足设计要求!

第2排土钉长度=12.00（m）

第2排土钉承受的拉力=21.31（KN）

第2排土钉的抗拔力=72.45（KN.m）

第2排土钉抗拔出安全系数=5.10

土钉钢筋直径=2φ18.00（mm）

第2排土钉抗拔力满足设计要求!

第3排土钉长度=9.00（m）

第3排土钉承受的拉力=51.68（KN）

第3排土钉的抗拔力=66.62（KN.m）

第3排土钉抗拔出安全系数=1.93

第3排土钉抗拔力满足设计要求!

第4排土钉长度=9.00（m）

第4排土钉承受的拉力=92.40（KN）

第4排土钉的抗拔力=135.84（KN.m）

第4排土钉抗拔出安全系数=1.47

第4排土钉抗拔力满足设计要求!

第5排土钉长度=8.00（m）

第5排土钉承受的拉力=100.40（KN）

第5排土钉的抗拔力=165.01（KN.m）

第5排土钉抗拔出安全系数=2.47

第5排土钉抗拔力满足设计要求!

第6排土钉长度=7.00（m）

第6排土钉承受的拉力=83.05（KN）

第6排土钉的抗拔力=209.64（KN.m）

第6排土钉抗拔出安全系数=3.79

第6排土钉抗拔力满足设计要求!

面层钢筋网直径Φ6.5，间距250mm面层混凝土厚度80-100mm

挡墙抗倾安全系数=3.82挡墙抗滑安全系数=1.95

土钉墙整体稳定安全系数=1.52

土钉墙设计剖面图