深基坑手算计算书.docx

1、深基坑手算计算书题目：基坑深17.0m，支护方式为排桩加外锚方案， 设两道锚杆支护(第一道设在-6.0m 处，第二道-11.5m处。土层相关参数见下表:表1 土层参数信息表土层编号土层名称重度3(kN /m3)黏聚力c(kPa)内摩擦角()土层厚度(m)1-1杂填土160.7156.03-1-2新黄土 219.421.7224.03-2-2古土壤20.224.5204.84-1-2老黄土21.120.3246.120kPa,荷载此基坑采用分层开挖的方式，在基坑顶部承受拟定的均布荷载，荷载值为 及各土层分布情况见图 1.1。q=20kPaT1T2 1-1杂填土T33-1-2 新黄土 23-2-2

2、古土壤4-1-2老黄土图1.1荷载分布及支护方案解：1计算各土层侧压力系数(1)郎肯主动土压力系数计算Ka1tan2(451/2)2tan (4515/2)0.589,Ka10.767Ka2tan2(452/2)tan2 (4522/2)0.455.Ka20.675Ka3tan2(453/2)2tan (4520/2)0.490.Ka30.700Ka4tan2(454/2)tan2 (4524/2)0.422；Ka40.649(2)郎肯被动土压力系数计算KP12tan (4521/2)2tan (45215 /2)1.698、KP1r,1.303KP2tan (452/2)tan (4522

3、/2)2.198.KP21.483, KP3tan2 (453/2)tan2 (4520 /2)2.040KP31.428KP42tan (454/2)2tan (4524 /2)2.371.KP41.5402各工况土压力及支撑力计算(1) 工况1:基坑开挖至-6.0m，并在此处设置第一道锚杆，地面处的主动土压力为:ea0 qKa1 2q Ka1 20 0.589 2 0.7 0.767 10.706kPa6.0m处的主动土压力：第一层土层：ea6 (q 1乙)斛 2g .臼(20 16 6) 0.589 2 0.7 0.767 67.250kPa第二层土层：ea6 (q 1Z)Ka2 2c?

4、. Ka?(20 16 6) 0.455 2 21.7 0.675 23.485kPa开挖面处的被动土压力为：ep6 2c2 . Kp2 2 21.7 1.483 64.362kPa开挖面处主动土压力减去被动土压力为：e6 ea6 ep6 23.485 64.362 40.877kPa则所有的主动土压力合力为：Ea1 0.5 (10.706 67.250) 6 233.868kN/m10.70640.87767.250t1et1图3.2工况1 土压力分布图假设开挖面以下t,m处剪力为0，该处即是最大弯矩所在截面， 则t,m处的主动土压力减去被动土压力为：eti e 2tiKa2 ( 2tiKp

5、? 2C2 . KP2)23.485 19.41 0.455 (19.4t1 2.198 2 21.7 1.483)(33.814t1 40.877)kPa由静力平衡列方程：Ea1 0.5(40.87740.87733.814t1)t1233.86840.877t1216.592t1解得 t1 2.719m所以e33.814 2.719 40.877132.817kPa因此最大弯矩为:Mmax1 10.706 6 (0.5 6 2.719) 0.5 (67.250 10.706) 6 ( 13 6 2.719)40.877 2.719 0.5 2.719 0.5 (132.817 40.877

6、) 2.719 13 2.719827.266kN m/m(2)工况2：开挖至处 11.5m，并在此处设第二道锚杆，土压力分布：开挖面处主动土压力：第二层土层：ea10 ea6 2z2Ka2 23.485 19.4 4 0.455 58.793kPa第三层土层： :ea10 (q 1Z1 2Z2)Ka3 2c3*Ka3(20 16 6 19.4 4) 0.490 2 24.5 0.700 60.564kPa开挖面处的主动土压力为:3z2Ka3 60.564 20.2 1.5 0.490 75.411kPa开挖面处的被动土压力为：epii.5 2c3jKp7 2 24.5 1.428 69.97

7、2kPa则主动土压力减去被动土压力为：假设土压力零点位置为开挖面以下 d2处，则有:ea11.5 3d2Ka3 epn.5 3d?Kp3主动土压力合力为:土压力零点位置处截面的弯矩为:(13 4 1.5 0.174) 60.564 1.5 (0.5 1.5 0.174) 0.5 (75.411 60.564)1.5 (13 1.5 0.174) 0.5 5.439 0.174 23 0.174 2507.943kN m/m则第一道(6m)处锚杆的水平分力为:Ma2257.943 442.006kN/ma25.5 0.174力为:et2 31.259t2et2 5.439t2 0.174由静力平

8、衡可列方程：T1 一 尸10.70623.485 67.25058.793x 60.5645.439 75.411d2et?t2M max2图3.3工况2 土压力分布图Ea 2 T10.5 et2t2500.878442.0060.531.259t2 t2解得t21.941m所以et2 31.259 1.94160.674kPa因此最大弯矩为：(23 0.174 1.941) 0.5 1.941 60.674 打 1.941 442.006 (5.5 0.1741.941) 270.607kN m/m(3)工况3:开挖至 17.0m，并在此处设第三道锚杆：ea14.8ea10 3Z3Ka360

9、.564 20.2 4.8 0.490108.074kPa第四层土层:1為4.8(q 1乙2Z23Z3 )Ka4 2C4 . Ka4(20 16 619.44 20.2 4.2) 0.422 220.3 0.64996.267kPaea17 ea14.5 4z4Ka4 96.267 20.2 2.2 0.422 115.856kPa开挖面处的被动土压力为：ep仃 2c4 Kp4 2 20.3 1.540 62.524kpa主动土压力减去被动土压力：e17 ea仃 ep17 115.856 62.524 53.332kPa假设土压力零点位置为开挖面以下 d3处，则：10.706T258.793_

10、60.564d3t3图3.4工况3的土压力分布图115856 21.1 d3 0.422 21.1 d3 2.371 2 20.3 1.540解得 d 1.297m所有主动土压力合力为:Ea3 0.5 (10.706 67.250) 6 0.5 (23.485 58.796) 4 0.5 (60.564108.074)4.8 0.5 (96.267 115.856) 2.2 0.5 53.332 1.2971070.076kN/m土压力零点处截面的弯矩为:Ma3 10.706 6 (0.5 6 4 4.8 2.5 1.297) 0.5 (67.250 10.706) 6(13 6 4 4.8

11、2.2 1.297) 23.485 4 (0.5 4 4.8 2.2 1.297) 0.5(58.793 23.485) 4 (13 4 4.8 2.2 1.297) 60.564 4.8 (0.5 4.8 2.21.297)0.5 (108.074 60.564) 4.8 (13 4.8 2.2 1.297) 96.267 2.2(0.5 2.21.297) 0.5 (115.856 96.267) 2.2 (13 2.2 1.297) 0.5 53.332 1.29723 1.297 7931.991kN m/m所以第二道（11.5m处）锚杆的水平分力为:Ma3 (17 6)5.5 1.2

12、977931.991 442.006 (11 1.297)5.5 1.297438.303kN/m假设土压力零点位置以下 t3m处剪力为0，即该处弯矩最大，则该界面处的土压力为:由几何关系有：et3 53 .332t3 d 3所以 41.120t3则由静力平衡列方程：Ea3 T1 T2 0.5 41.120 t3 t31070.076 442.006 438.303 0.5 41.120t3 t3解得 t3 3.038me3 41.120 3.038 124.922kPa因此最大弯矩为：M max310.706 6 (0.5 6 4 4.8 2.2 1.297 3.038) 0.5 (67.2

13、50 10.706)6 ( 13 6 4 4.8 22 1.297 3.038) 23.485 4 (0.5 4 4.8 22 1.2973.038)0.5 (58.793 23.485) 4 (13 4 4.8 2.2 1.297 3.038) 60.564 4.8(0.54.8 2.2 1.297 3.038) 0.5 (108.074 60.564) 4.8 ( 4.8 2.2 1.297 3.038) 96.267 2.2 (0.5 2.2 1.297 3.038) 0.5 (115.856 96.267) 2.2 (13 2.2 1.297 3.038) 0.5 53.332 1.2

14、97 (23 1.297 3.038) 0.5 124.9223.03813 3.038 442.006 (11 1.297 3.038) 438.303 (11 5.5 1.297 3.038)95.109kN m/m(4)嵌固深度的计算Td Ea3 T1 T2 1070.076 442.006 438.303 189.767kN/meh41.120h图3.5嵌固深度计算图对O点取矩，由力矩平衡可知:M(O) 0:189.767 h 0.5 ( 41.120h) h 13 h 0解得 h 5.262m则嵌固深度 ha 1.2(h t3) 1.2 (5.262 3.038) 9.96m因此桩总

15、长L 17 9.96 26.96m3灌注桩的内力设计值及配筋设计最大弯矩计算值： Mc 827.266 1.5 1240.899kN m最大弯矩设计值： M 1.25 0Mc 1.25 1.1 1240.899 1706.236kN m灌注桩的配筋取分段开挖的最大弯矩： Mmax 1240.899kN m。弯矩设计值为： M 1.25 1.1 1240.899 2047.0kN m查基坑工程手册附表14-4选用28 25，截面容许弯矩设计值M 2068.0kN m 2047.0kN m，桩体选用C30混凝土，箍筋选用 10150螺旋筋，加强筋 202000。4锚杆计算锚杆倾角20。，水平间距2

16、m，钻孔直径0.15m。锚索采用1 7 5预应力镀锌钢绞线,强度标准值f ptk 1470N /mm2。根据土体与锚固体极限摩阻力标准值表， 可知新黄土的极限摩阻力取 70kPa,古土壤的极限摩阻力取73kPa，老黄土的极限摩阻力取 68kPa,各层加权内摩擦角为 20。水平力计算值： T1 442.006 2 884.012kNT2 438.303 2 876.606kN水平力设计值： Td1 1.25 0T1 1.25 1.1 884.012 1215.517kNTd21.25 0T2 1.25 1.1 876.606 1205.333kN锚杆设计的轴向拉力为:N1=1215.517/cos20 o=1292.55 kNg2=1205.333/cos20 =1281.91 kN锚杆的锚固长度Ia锚杆的自由端长度|l f1 lt ?sin(45k) / si n(45211 sin(45 丄 20)/sin(45 -20 20 ) 6.5m2 211l f 2 lt?si n(452k )/si n(45k2)5.5sin(45-202)/ si n(45丄20220 ) 3.25m所以，第一道锚杆长度l1 476.50.15 54m第二道锚杆长度l2 453.250.15 49m锚杆杆体材料计算:所需锚索根数=879.286/139=6.3取7根。