悬臂式和单层支护结构设计.ppt

排桩、地下连续墙结构设计 陈有亮 上海理工大学土木工程系 排桩、地下连续墙结构设计的主要内容有：计算主动土压力和被动土压力并确定计算简图、确定嵌固深度、内力计算、支护桩或墙的截面设计以及压顶梁的设计等。由于涉及土压力、水压力的计算图式，土性、支护结构类型及其材料特性以及支护结构与土的共同工作等问题，计算相当复杂。在实际设计中，必须重视地区经验，选出适合本地经验的计算方法。 主要内容 1 悬臂式支护结构设计 2 单层支撑支护结构设计 3 多层支撑支护结构设计 4 支撑体系计算 1 悬臂式支护结构设计 对于有多层土的情况，应根据朗肯-库仑土压力理论分层计算主动土压力和被动土压力,在此基础上确定如图所示的计算简图。根据此简图分别求出嵌固深度、最大弯矩截面位置及最大弯矩值，进行配筋设计或承载力计算，计算支护结构顶端位移。 1 悬臂式支护结构设计 图中，C点表示土压力为零的位置；D点表示剪力为零即最大弯矩值的位置。 1 悬臂式支护结构设计 1.1 嵌固深度 1.2 最大弯矩及其位置 1.3 配筋计算 1.4 支护结构顶端的水平位移值 1.5 举例 1.1 嵌固深度 悬臂式支护结构嵌固深度设计值hd可预设为(0.7-1.2)h,由此可得hp， ha，∑Epj，∑Eai，通过作用在支护结构上所有土压力对底端力矩平衡的原理，采用下式进行验算。 1.1 嵌固深度 hpΣEpj-1.2γ0haΣEai≥0 式中 ΣEpj-桩、墙底以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和； hp-合力ΣEpj的作用点至桩、墙底的距离； ΣEai-桩、墙底以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和； ha-合力ΣEai的作用点至桩、墙底的距离； γ0-基坑重要性系数。 在实际工程设计中，必须对抗滑移、抗倾覆、抗隆起和抗管涌等同时进行验算，故上式一般取hpΣEpj=2haΣEai 1.2 最大弯矩及其位置 悬臂式支护结构最大弯矩Mmax位于基坑开挖面以下y处（如图所示），Mmax按下式求解。 Mmax= Eayi- Epyp 式中， yi-剪力V=0以上各层土主动土压力合力Ea对剪力为零处的力臂长度； yp-剪力V=0以上各层土被动土压力合力Ep对剪力为零处的力臂长度； 1.2 最大弯矩及其位置 剪力为零的位置D距基坑开挖面的距离y,可按D点以上主动土压力的总和Ea等于D点以上被动土压力的总和Ep求得。 1.3 配筋计算 悬臂式支护结构宜按计算弯矩图配筋， 当地质条件或其它影响因素较为复杂时，也可按最大弯矩断面的配筋贯通全长。 1.3 配筋计算 配筋应满足下式条件 1.25γ0McMu 1.25γ0VcVu 式中 Mc——每延米宽度支护结构截面弯矩计算值； Vc——每延米宽度支护结构截面剪力计算值； Mu——每延米宽度支护结构截面受弯承载力； Vu——每延米宽度支护结构截面受剪承载力。 1.4 支护结构顶端的水平位移值 支护结构顶端的水平位移值按下式计算 S=?+?+θ(h+y) 式中 h——基坑底以上的结构长度； y——剪力为零处，即D点至基坑底的距离； ?——悬臂梁上段结构柔性变形值（如图所示）； θ——下段结构在最大弯矩Mmax作用下产生的转角（如图所示）； ?——下段结构在最大弯矩Mmax作用下在D点产生的水平位移（如图所示）。 1.4 支护结构顶端的水平位移值 关于上段结构柔性变形值?，假定以剪力为零处为固定端并按悬臂梁进行计算。 对下段结构，在最大弯矩作用下产生的转角θ和位移? ，则可按《建筑桩基技术规范》中推荐的m法进行计算。 1.5 举例 北京东郊某深基坑支护工程,土的物理力学指标为: γ=19.5kN/m2, c=18kN/m2, ?=300, 采用人工挖土桩,基坑开挖深度为10m,求插入深度hd。 2 单层支撑支护结构设计 对于单层支撑支护结构，较合适的计算方法是等值梁法。 等值梁法的基本原理和假定 对如下图(a)所示连续梁,在均布荷载下有图(b)弯矩图形。如果在反弯点c处截断并设一自由支承，则ab梁分为ac、cb两段， cb段为一端铰支、一端固定的超静定梁。由于两段梁上的弯矩不变，故将ac、cb梁称为等值梁或假想梁。 等值梁法的基本原理和假定 等值梁法的关键是如何确定反弯点的位置。对单锚或单撑支护结构，地面以下土压力为零的位置（即主动土压力等于被动土压力的位置）与反弯点位置较接近。为了简化计算，假定土压力为零的位置即反弯点位置。 按等值梁法计算时，一般将支护结构的嵌固段按固定端设计。但是，当土体很弱时，应按简支端设计。 用等值梁法计算单锚支护结构的步骤 （1）计算土压力，绘出如下图所示土压力分布图形