《深基坑悬臂桩支护课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《深基坑悬臂桩支护课程设计.docx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上某住宅楼深基坑支护设计院校：_专业：_班级：_姓名：_学号：_目录:专心-专注-专业1前言随着高层建筑的不断增加，市政建设的大力开发和地下空间的开发利用，产生了大量的深基坑支护设计问题，并使之成为当前基础工程的热点和难点。深基坑的设计是土力学基础工程一个古老的传统课题，同时有是一个综合性的岩土工程难题。既涉及土力学中经典的强度、稳定与变形问题，同时又涉及土与支护结构的共同问题。对这些问题和对策的研究，是随着土力学理论、测试技术、计算机技术及施工器械、施工技术的发展而逐步完善的。拟建建筑为商业及办公用房，位于成都市春熙路北段（成都市锦江区新街后巷子10号）；主楼18F，
2、高69.9m，裙楼5F高24m，地下建筑3F。规划建筑净用面积2310.61m2,，规划总建筑面积约为23647.09m2。2设计资料及设计要求2.1建筑物概括建筑物概况一览表见下表一。表 一：建筑概况一览表类别层数高度基础深度预计基础形式主楼18F69.9-78.3m-10.6m筏板基础裙楼5F24m-10.6m筏板基础地下室-3F-15.5m-10.6m筏板基础2.2地层岩性经钻孔揭露，场地内地层为第四系全新统的人工填土Qml4，第四系上更新统冲洪积层Q3al+pl的细沙和卵石土及白垩系灌口组K2g泥岩。岩土的结构及岩性特征由上而下描述为：（1） 杂填土：杂色，稍湿湿，松散。含大量混凝土块
3、及砖块。该地层分布广泛，层厚1.6m。（2） 素填土:褐灰色，稍湿湿，可塑。以粘性土为主，粉土次之，部分地段混凝土块。该层分布广泛，层厚4.3m。（3） 细沙：灰色，松散，湿，成份以长石，石英为主，含少量白云母碎片，夹少量粉土团块。该层局部分布于卵石顶面及呈透镜状分布于卵石层中，层厚2.7m。（4） 卵石：杂色，湿饱和，成分以花岗岩为主，次为石英岩。粒径最大8x11cm，最小1x2cm，一般36cm，呈亚圆形，强中等分化。分选较好，磨圆度中等，卵石层顶部主要有泥岩及强风化花岗碎屑充填，中下部由细、中沙充填，部分为泥质充填，局部夹中沙透镜体。卵石层顶面埋深8.6m。表二：土的物理力学性质推荐值重
4、力密度r(KN/m3)压缩模量Es(MPa)变形模量E0(MPa)粘聚力C(KPa)内摩擦角()承载力特征值(KPa)杂填土17.22.87.952素填土18.33.59.080细沙19.010818110卵石层21.0282632.0320此基坑周围均有已建成建筑，各建筑物距基坑四周的距离较远，综合考虑原建筑荷载和施工因素，设计时地面附加荷载取为30KN/m2.2.3设计要求基坑支护体系在满足承载力和变形性的要求上，本次设计还应满足下列要求：采用悬臂桩支护方案。1. 选择正确的计算方法及公式完成悬臂桩的设计及计算；2. 完成并提交设计报告书1份，设计图件一套。图件内容包括：（1）平面布置图；
5、（2）剖面布置图；（3）立面布置图；（4）桩身配筋图；3. 设计附图中，应列出材料用量、工程量表。附图：平面布置图；立面布置图；剖面布置图；结构设计详图；（图中包含工程量表）3悬臂桩设计根据规范的要求和资料中的详细信息及规定，此处悬臂桩选用柱列式钻孔灌注桩，桩与桩之间相切，在基坑周围都进行统一的布置；单桩的横截面采用a*b=1m*2m的方桩，混凝土选用C30，里面配置HRB335（级）带肋钢筋。根据资料，基础埋深是10.6m，要求基坑深度至少应大于基础埋深1.2m，故设计基坑埋深为12m；场地是a*b=55*38(m2)的矩形，则总共所需的桩数为186根。4坑壁土压力计算以及嵌固深度的确定此处
6、嵌固深度的计算用Blum法计算，土层剖面和土压力分布图见图一。图一：土剖面和土压力分布图(1)计算参数q=30KN/m;杂填土：Ka1=tan（45-12）2=0.7583；Kp1=tan（45+12）2=1.3187;素填土：Ka2=tan（45-12）2=0.854; Kp2=tan（45+22）2=1.1708;细砂层：Ka3=tan（45-32）2=0.5678; Kp3=tan（45+32）2=1.894;卵石层：Ka4=tan（45-42）2=0.3037；Kp4=tan（45+42）2=3.2546；(2)计算单位面积上的主动土压力：基坑顶面单位面积上的主动土压力：ea0=q*K
7、a1=30*0.7583=22.749;杂填土底面单位面积上的主动土压力：ea1=ea0+1z1Ka1=22.749+20.8684=43.6174KN素填土底面单位面积上的主动土压力：ea2=ea1+2z2Ka2=43.6174+67.2013 =110.8187KN细砂层底面单位面积上的主动土压力：ea3=ea2+3z3Ka3=110.8187+29.1281=139.9468KN基坑底面单位面积上的主动土压力：ea4=ea3+4z4Ka4=139.921.9412=161.888N(3)确定土压力零点到基坑底面的距离u：U=ea44(Kp4-Ka4)=161.88821*(3.2546-
8、0.3073)=2.6156m(4)计算主动土压力合力及其离基坑顶部的距离主动土压力合力P有：P=22.749*12+20.8684*12-1.6+67.2013*12-5.9+29.1281*12-8.6+0.5*22.749*1.6+0.5*20.8684*4.3+67.2013*2.7*0.5+0.5*44.5278*3.4+0.5*2.6156*161.888=272.988+217.0314+409.9279+99.0355+18.1992+44.8671+90.7218+75.6973+211.7171=1448.5805KN合力距基坑顶部的距离a有:a=272.988*0.5*1
9、2+217.0314*(1.6+5.2)+409.9279*(5.9+12-5.92)+99.0355*(8.6+12-8.62)+18.1992*23*1.6+44.8671*(1.6+4.3*23)+90.7218*(5.9+2.7*23)+75.6973*(8.6+3.4*23)+211.7171*(12+2.6156*13)/ P=12268.5805=8.5189m(5)计算嵌固深度设嵌固深度在在净土压力零点下的深度是t，则桩低端被动土压力ep有：ep=4tKp4=21t*3.2546=68.3466t所以，Ep=34.1733t2其距离底端的距离为13t，主动土压力合力P距离底端的
10、距离为12-8.5189+2.6156+t=6.0967+t所以由底端的弯矩为零而有:34.1733t2*t3=8780.3777+1440.1853t从而t3-126.0407t-770.8103=0所以：t=13.53m所以嵌固深度是13.53+2.6156=16.1456m，所以桩长理论为28.1456m，设计长度为28.2m。5悬臂桩内力计算5.1桩身剪力计算(1)01.6m杂填土内桩身剪力分布：Q1= Q1=22.749*Z+6.5214*Z2；杂填土底部剪应力Q1max=53.0932kN；（2）1.65.9m素填土内桩身剪力：Q2=53.0932+0.5*(z-1.6)*43.6
11、174+43.6174+2(z-1.6)Ka2=53.0932+0.5*（z-1.6）*87.2348+(z-1.6)*18.3*0.854=53.0932+43.6174(z-1.6)+7.8184(z-1.6)2素填土底部剪应力Q2max=385.2102；（3）5.98.6m细沙层内桩身剪应力分布：Q3=385.2102+0.5*（z-5.9）*110.8187+110.8187+3(z-5.9)Ka3=385.2102+0.5*(z-5.9)*221.6374+10.7882(z-5.9)=385.2102+110.8187(z-5.9)+5.3941(z-5.9)2细砂层底部剪应力Q
12、3max=723.7437kN(4)8.612卵石层内桩身剪应力分布：Q4=723.7437+0.5*(z-8.6)*139.9468+139.9468+4(z-8.6)Ka4=723.7437+0.5*(z-8.6)*279.8936+21*0.3073(z-8.6)=723.7437+139.9468(z-8.6)+3.2267(z-8.6)2基坑底部剪应力为Q4max=1236.8635kN；（5）1214.6156m卵石层内桩身剪应力：Q5=1236.8635+(z-12)*161.888-0.5*(z-12)161.888-4(z-12)(Kp4-Ka4)=1236.8635+80.
13、994*(z-12)+30.9467*(z-12)2h=14.6156m时，Q5=1448.5805KN;(6) 14.615628.2m卵石层内桩身剪应力：Q6=1448.5805-4(Kp4-Ka4)(z-14.6156)=1448.5805-61.8933(z-14.6156)H=28.2时，Q6=620.1758kN;图一：5.2桩身弯矩计算（1）01.6m杂填土内桩身弯矩分布：M1=22.7492*Z2+6.5214*Z2*Z3=11.3745*Z2+2.1738*Z3;杂填土底部弯矩M1max=38.0226*m (2) 1.65.9m素填土内桩身弯矩分布：M2=11.3745*Z
14、2+16.6948*(1.63+Z-1.6)+10.434*(Z-1.6)2+2.6047*(Z-1.6)3杂填土底部弯矩M2max=878.5988KN/m; (3) 5.98.6m内桩身弯矩分布：M3=11.3745*Z2+16.6948*(1.63+Z-1.6)+10.434*(Z-1.6)2+144.4827*(4.33+Z-5.9)+33.6309*(Z-5.9)2+1.798*(Z-5.9)3细砂层底端弯矩值M3max=2356.0411KN*m；（4）8.612内桩身弯矩值：M4=11.3745*Z2+16.6948*(1.63+Z-1.6)+10.434*(Z-1.6)2+14
15、4.4827*(4.33+Z-5.9)+33.6309*(Z-5.9)2+39.323*(0.9+Z-8.6)+29.0681*0.5*(Z-8.6)2+1.063*(Z-8.6)3基坑底弯矩值M4max=5667.724kN*m；（5）1214.6156m内桩身弯矩：M5=12*22.749*(Z-6)+16.6948*(Z-1.067)+217.0272*(Z-6.8)+144.4827*(Z-4.467)+410.2964*(Z-8.95)+39.323*(Z-7.7)+98.8314*(Z-10.3)+36.8631*(z-10.867)+161.888-61.8933*(Z-12)*
16、0.5*(Z-12)2+20.6311*(Z-12)314.6156m处弯矩值M5max=9271.03kN*m (6)14.145628.2m桩身弯矩值：M6=1448.5805*(Z-8.5189)-11.3911*(Z-14.6156)3;桩底弯矩为0kN*m；图二：6悬臂桩配筋及其稳定性验算6.1桩身截面受弯承载力计算配置纵筋由上可知，桩身弯矩最大值在h=21m处，Mmax=15115KN*m；控制截面取弯矩最大处的横截面，则有截面弯矩设计值M有：M=1.250Mmax;按照混凝土结构设计规范（GB 50010 2010），0取1.0；所以Mc=1.25*15115=18893.75K
17、N*m;计算公式如下：fy*As=1*fc*b*h0;MMu=(1-0.5)1fcbho2;b;Asminbh=x/h0;公式中：fy钢筋抗拉强度设计值（N/mm2）； As钢筋面积（mm2）； 相对界限受压区高度； 1应力值系数，当混凝土强度小于50时，1取1.0； fc混凝土抗压强度设计值（N/mm2）； b截面宽度（mm）； h0截面有效高度（mm）； x受压区高度；保护层厚度取100mm，代入数据：=1-1-M0.5*1fcbh02=1-1-18893.75*1060.5*1*14.3*=0.4823b=0.55，满足要求；As=1fcbh0fy=0.4823*1*14.3*1000*
18、=43761.8mm2=45160/(1000*2000)=实际配筋选用23根50，实际面积As=45160mm2; =45160/(1000*2000)=2.258%0.2%满足要求；分三层布置，从外到内依次布置8根，8根，7根；具体布置图见附图中支护结构设计详图。6.2桩身截面受剪承载力计算配置箍筋计算可知，桩身弯矩最大值在h=14.6156m处，Qmax=1448.5805KN；控制截面取剪力最大处的横截面，则有截面弯矩设计值Q有：Q=1.250Qmax;按照混凝土结构设计规范（GB 50010 2010），0取1.0；所以Qc=1.25*1680=1810.7KN;先对是否需要配置受力
19、箍筋进行验算：0.7ft*1.76r*1.6r=0.7*1.43*1.76*1.6*5002=7.05*105N1.6满足要求；6.3.2临界滑动面稳定性验算计算简图如下：计算公式:Md=W*x/2=(q+H)*x22;Mr=x*02+0(xd)=(2+0)x2;K1=MrMd1.2q+h=30+27.52+78.69+51.3+71.41=258.91;=c+tan=17.2*1.6+18.3*4.3+19*2.7+21*19.6=569.11=32,tan=0.6249所以=355.6kPa(1)若x=23.56，则有Md= 71857.05kN*m;=82,Mr=3*355.6*23.5
20、62=.5kN*m;K1=.5/71857.05=8.241.2,满足要求；（2）若x=28.8, =85,则Md= .2kN*m;Mr=3.05*355.6*28.82=kN*m;K1=/.2=8.3781.2,满足要求；从上面计算可知，滑动面整体稳定系是远远高出稳定安全性系数，所以肯定是满足条件的；6.3.3抗隆起稳定性验算计算公式如下：Nc0+th+t+q1.6公式中：Nc承载力系数，取5.14；0抗剪强度（kPa）； 土的重度（kN/m3）;t支护结构入土深度（m）；h基坑开挖深度（m）；q地面荷载（kPa）；代入数据有： K=5.14*355.6364+21*16.221*28.2+30=2168.2=3.48471.6;所以抗隆起稳定性满足要求；