深基坑支护类型与设计计算

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1、4.2深基坑支护类型与设计计算深基坑支护型式可分为：板桩支护、柱列式挡墙、自立式水泥土挡墙、地下连续墙、组合式挡墙和沉井（箱）。板桩挡墙由钢板桩、钢管桩、钢筋混凝土板桩、主桩挡板等组成竖直墙体，是一种临时结构物。柱列式挡墙又叫桩排式地下墙，属板式支护体系，如钻孔灌注桩、人工挖孔桩及其他混合桩。组合式挡墙指同一基坑中，采用钻孔桩、沉管桩、搅拌桩、旋喷桩等组合成复合支护。j354一、板桩墙的设计计算1、无支撑（锚拉）板桩计算（静力平衡法）悬臂式桩排支护结构可由多种桩型组成，本节只涉及相间或密排插入基坑底面以下一定深度的钢筋混凝土桩，桩顶设置钢筋混凝土锁口梁，桩体承受水平推力，锁口梁调节

2、各桩受力和水平位移的支护结构体系。悬臂桩支护结构静力计算主要目的有二个：(1)悬臂桩桩身插入基底面以下的最小入土深度Dmin；(2)桩身最大弯矩及所在位置，以计算桩身的截面和配筋结构静力计算模型:钢筋混凝土桩插入基底面以下的深度可以根据静力平衡条件确定：如图所示，通过主被动两侧土压力对C点的力矩平衡，解式，即可得最小入土深度Dmin。计算步骤：①土压力计算包括主动和被动压力和超载影响的计算。桩的入土深度为未知，可设为Dmin，这部分的土压力暂以包含Dmin的式子表示。②力矩平衡计算分别计算主、被动土压力对C点的力矩，再按照力矩平衡条件，列出平衡方程，一般为Dmin的三次方程。③解方

3、程，得出Dmin。④求剪力为零点深度,对该深度截面计算弯矩，即为最大弯矩Mmax。⑤根据Dmin确定桩的设计入土深度，根据Mmax确定适当的桩径、桩距和桩的配筋。算例：某工程基坑支护拟采用悬臂桩结构，主要参数如图2-3(a)所示。试计算桩的设计长度，桩身最大弯矩及所在位置。土压力计算主动土压力计算表注：A点负值不计，B点的深度Z0根据(2C)=(γ·Z0+q)·Ka求得力矩平衡计算 计算各力对0点的力矩被动土压力计算表主动区力矩合计：1.55Dmin3+25.83Dmin2+143.35Dmin+265.2被动区力矩合计：6.46Dmin3+14.28Dmin2根据平衡条件可得：4

4、.91Dmin3-11.55Dmin2-143.35Dmin-265.2=0解之，得:Dmin=7.33m桩的设计嵌入深度取:1.2Dmin=8.8m≈9m桩的总长为:6+9=15m求最大弯矩设剪力零点位于基底以下x处，该点以上主动土压力合力为：(51.66×5.55)／2+51.66x+0.5(γ·x·Ka)x=4.655x2+51.66x+143.35该点以上被动土压力合力为：28.56x+0.5(γ·x·Kp)x=19.38x2+28.56x令两者相等，得：14.725x2-23.1x-143.35=0解得x=4.0m对该截面求矩即得最大弯矩MmaxMmax=143.35×(

5、5.55／3+4)+51.66×4×4／2+4.655×42×4／3-28.56×4×4／2-19.38×42×4／3=709.4kNm至此计算完毕，接着可按最大弯矩选择适当的桩径、桩距和配筋。但尚应注意计算所得Mmax是每延米桩排的弯矩值，应乘以桩距，才是单桩弯矩设计值。二、单支撑（锚杆）板桩计算1、单支撑（锚杆）浅埋板桩计算2荷载作用于桩锚支护体系的主、被动压力，可按太沙基佩克包络图分布或朗肯公式中偏于安全的使用。3计算模型单层锚杆支护结构又分为二种假定：①入土部分为自由端、上部铰结，适用于土质较好时，又称单锚浅埋板桩；②上部铰结，下端入土部分为弹性嵌固，称单锚深埋板桩，适用于

6、土质较差时。因上部锚固，板桩可绕锚固点转动，下部入土深度太浅时，被动土压力不足以抵抗主动土压力作用，达到一定深度时，绕上锚固点的力矩平衡时，可稳定(但从安全计被动土压力系数取)，此时的情况相当于上述第一种情况。若板桩在不太好的土层中，浅埋易受其它因素干扰失稳，下端应按照弹性嵌固假定计算，此时板桩入土深度要加大，相当于第二种情况。1.单锚浅埋支护结构沿桩排方向取单位长度1m研究，参见图。对A点取矩，令ΣMA=0，Σx=0有：MEa1+MEa2-MEp=0T=Ea1+Ea2-EpMEa1,MEa2——基坑底上、下主动土压力合力对A的力矩(KN·m)；MEp——被动土压力合力时A点的力矩

7、(KN·m)；Ea1，Ea2——基底上、下主动土压力(KN)；Ep——被动土压力合力(KN)；Dmin——最小入土深度。以上两方程式中含有Dmin可解出Dmin，可计算锚固力值。图单锚浅埋支护结构计算图2、单支撑（锚杆）深埋板桩计算（等值梁法）简化计算的力学模型：单支撑（锚杆）视为绞支，下端为固定端，中间有一截面的弯矩为零，叫反弯点，为简化计算，常用土压力强度等于零的位置代替反弯点位置，示为一绞支。ac梁即为ab梁上ac的等值梁。计算时考虑板桩墙与土的摩擦力，板桩墙前