基坑桩锚设计计算过程手算Word文件下载.docx

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Ka

Kp

1填土

0.6558

0.8098

1.5252

1.2350

2粉质粘土

0.5278

0.7265

1.8945

1.3764

3全风化砾岩

0.4550

0.6745

2.1981

1.4826

一、）基坑示意图：

1）基坑外侧主动土压力计算如下：

（1）填土：

填土顶部主动土压力强度：

=q-2=20x0.6558-2x12x0.8098=-6.32Kpa

填土底部的主动土压力强度：

=（+q）-2=

=（18.3x10.5+20）x0.6558-2x12x0.8098=119.69kpa

（2）粉质粘土：

粉质粘土顶部的主动土压力强度：

=（*+q）-2=

=（18.3x10.5+20）x0.5278-2x12x0.7265=94.54kpa

粉质粘土底部的主动土压力强度：

=（*+*+q）-2=

=（18.3x10.5+19.8x1.8+20）x0.5278-2x12x0.7265=113.35kpa

（3）临界深度：

=2/–q/=2x12/18.3x0.8098-20/18.3=0.53m

2）第一层锚杆计算：

基坑开挖到5.2m，设置第一排锚杆的水平分力为T1。

1）此时基坑开挖深度为，

基坑外侧底部的主动土压力强度：

=（*+q）-2=（18.3x5.2+20）x0.6558-2x12x0.8098=56.09kpa

基坑侧的被动土压力强度：

=2=2x12x1.2350=29.64kpa.

=（-）+2=18.3x（10.5-5.2）x1.5252+2x12x1.2350=177.57kpa.

知：

<

<

知铰点位于坑底与填土层间：

设铰点为o,距离坑底ym.

=

=y+2=y18.3x1.5252+2x12x1.2350=27.91y+29.64

=[q+（h+y）]-2=[20+18.3（5.2+y）]x0.6558-2x12x0.8098=12y+56.08

解得：

y=1.66m

2）设置第一排锚杆的水平分力为T1，铰点以上土层及锚杆力对铰点起矩平衡。

2.1土压力作用位置确定：

三角形分布：

=

梯形分布：

即：

2.2基坑侧被动土压力作用点位置：

（梯形分布）

=y+2=18.3x1.66x1.5252+2x12x1.2350=75.97kpa.

=[（2x29.64+75.97）/3x（29.64+75.97）]x1.66=0.71m

2.3基坑外侧主动土压力作用点位置：

（三角形分布）

=（h+y-）

已知，h=5.2m,y=1.66m,=0.53m

=（5.2+1.66-0.53）=2.11m

2.4第一排锚杆作用点离起矩点位置：

L=h+y-d=5.2+1.66-2.2=4.66m.（d为锚杆离地面距离）

2.5基坑侧被动土压力合力：

=x

即，=yx（+）/2=1.66x（75.97+29.64）/2=87.66kpa

2.6基坑外侧主动土压力：

（h+y-x=（5.2+1.66-0.53）x75.97/2=240.45kpa.

（h+y–d）+=

代入数据：

+87.66x0.71=240.45x2.11

=95.52kpa.

三）第二排锚杆计算：

此时，基坑开挖至设计深度=7.3m。

3.1）基坑侧被动土压力强度：

=（-）+2=18.3x（10.5-7.3）x1.5252+2x12x1.2350=118.96kpa

=（-）+2=18.3x（10.5-7.3）x1.8945+2x30x1.3764=193.53kpa.

=[（-）++2

=[18.3x（10.5-7.3）+19.8x1.8]x1.8945+2x30x1.3764=176.79kpa.

基坑外侧主动土压力强度：

=（*+q）-2=（18.3x7.3+20）x0.6558-2x12x0.8098=81.29kpa.

=（*+q）-2=（18.3x10.5+20）x0.5278-2x30x0.7265=68.38kpa

<

故，假想铰点为两层土的交界处，设为M点，距基坑底为3.2m.

3.2）设置第一排锚杆的水平分力为，铰点以上土层及锚杆力对铰点起矩平衡。

3.2.1土压力作用位置确定：

基坑侧被动土压力作用点位置：

2x29.64+118.96）/3x（29.64+118.96）]x3.2=1.28m

基坑外侧主动土压力作用点位置：

=（-）

=（10.5-0.53）=3.32m

第一排锚杆作用点位置：

=-d=10.5-2.2=8.3m

第二排锚杆作用点位置：

=10.5-4.7=5.8m

3.2.2）土压力合力：

基坑外侧主动土压力：

=（+q）-2==（18.3x10.5+20）x0.6558-2x12x0.8098=119.69kpa

=-=10.5-0.53=9.97m

=（119.69x9.97）/2=596.65kpa

基坑侧被动土压力：

=3.2m.

=（29.64+118.96）x3.2/2=237.76kpa

++=

有：

+95.52x8.3+237.76x1.28=596.65x3.32

得：

=152.37kpa

四）桩嵌固深度计算：

4.1）基坑开挖至设计深度时，据上结果知铰点假想为土层交接点M点，则该处的剪力计算如下：

根据水平方向上的平衡：

596.65-（237.76+95.52+152.37）=111kpa

设桩底端为N点，桩底距M点距离为。

桩MN段对桩底N起矩平衡：

4.1.1）土压力合力计算：

桩侧被动土压力合力：

根据3.1有：

=（-）+2

=18.3x（10.5-7.3）x1.8945+2x30x1.3764=193.53kpa.

=[18.3x（10.5-7.3）+19.8x]x1.8945+2x30x1.3764

=[110.94+37.51]+82.584

桩外侧主动土压力计算：

=（*+q）-2=

（18.3x10.5+20）x0.5278-2x30x0.7265=68.38kpa

=[++q]-2=

[18.3x10.5+19.8x+20]x0.5278-2x30x0.7265

=[111.97+10.45]-43.59

=68.38+

4.1.2）土压力作用点计算：

桩侧被动土压力作用点计算：

得，

桩外侧主动土压力作用点计算：

剪力的作用点位置为=

4.1.3）桩MN段对桩底N点起矩平衡：

.+.=.

即，

.+[68.38+.]

=].]

解得，

=1.63m

则嵌固深度,m.

入土深度增大系数=1.20

即，桩的嵌固深度，=1.20x4.83=5.80m

五）桩身最大弯矩计算：

5.1）第一步开挖

第一次开挖到第一排锚杆下0.5m即2.7m处。

=18.3x（10.5-2.7）x1.5252+2x12x1.2350=247.35kpa

=（+q）-2=（18.3x10.5+20）x0.6558-2x12x0.8098=119.69kpa

=x=（29.64+247.35）x7.8/2=1080.26kpa

x=119.69x10.5/2=628.37kpa.

5.2）设u点剪力为0，点u到此步开挖基坑底的距离为.

=18.3xx1.5252+2x12x1.2350=27.91+29.64

=x=（59.28+27.91）

=[+q）-2

=[18.3x（x0.6558-2x12x0.8098=26.08+12

（）

=（26.08+12）（+2.7-0.53）/2

因o点处剪力为0，即有，

解得，=0.91m

有，

=[+q）-2=26.08+12=37kpa.

=27.91+29.64=55.04kpa.

==56.98kpa

=（2.7+0.91-0.53）/3=1.03

=0.91（2x29.64+55.04）/3（29.64+55.04）=0.41m

M=-

=56.98x（1.03-0.41）=35.33kpa.

六）第二步开挖至5.2m，可知开挖面上下各有一个剪力零点，设其为Q,R，分别到5.2m开挖面的距离为x,y。

6.1）

=[+q]-2

=[18.3（5.2-x）+20]x0.6558-2x12x0.8098=56.09-12x

x

/2

使得，

即，解得

又，

==1.33m

Q点弯矩可计算

=95.52x[（5.2-2.2-0.68）-1.33]=94.56kpa.

6.2）

29.64kpa.

=y

+29.64）y/2=（13.96y+29.64）y

=[18.3（5.2+y）+20]x0.6558-2x12x0.8098=56.09+12y

=（56.09+12y）（5.2+y-0.53）/2

+

即解得，y=4.34m

487.31kpa

==391.58kpa

==（5.2+4.34-0.52）/3=3m

==1.68m

=7.34m

R点处弯矩，

=95.52X7.34+391.58X1.68-487.31X3=-102.96KPA

七）第三次开挖至设计深度7.3m，知在开挖基坑面上下各有一个剪力为0的点。

因，

=（+q）-2

=（18.3x7.3+20）x0.6558-2x12x0.8098=81.29kpa

==（7.3-0.53）/3=2.26m

=275.17

即，在该基坑底面与第二排锚杆之间存在剪力为0的点，设为U，该点到基坑底面的距离为x。

=[18.3（7.3-x）+20]x0.6558-2x12x0.8098=81.29-12x

=（81.29-12x）（7.3-x-0.53）/2

解得，x=0.35m

=（7.3-0.35-0.53）/3=2.14m

U点处的弯矩，

=18.3x（10.5-7.3）x1.5252+2x12x1.2350=118.96kpa

=（119.69x9.97）/2=596