对单层支点支护结构支点力计算的探讨
摘要：
本文通过绍兴市环城河三号桥承台基坑支护结构的设计和计算，说明采用建设部《建筑基坑支护技术规程》JGJ120——99中4.1.1第2条的规定对单层支点支护结构基坑底面以下设定弯矩零点位置至基坑底面的距离h c1和支点力T c1的计算结果不能满足静力平衡，其计算的支点力小于按静力平衡条件计算的结果，这使结构的安全系数实际上减少，不利于施工的安全。采用静力平衡条件对单层支点支护结构基坑底面以下设定弯矩零点位置至基坑底面的距离h c1和支点力T c1进行计算比较合理，计算的结果有利于施工的安全。
主题词：
单层支点支护结构支点力的计算
一、综述
我们在绍兴市环城河三号桥承台基坑支护结构的设计和计算过程中发现，采用建设部《建筑基坑支护技术规程》JGJ120——99中4.1.1第2条的规定对单层支点支护结构基坑底面以下设定弯矩零点位置至基坑底面的距离h c1和支点力T c1的计算结果不能满足静力平衡条件。按e aik＝e pik计算的弯矩零点并不是真正的弯矩零点，支点力也不是真正的荷载值，和采用静力平衡方程∑F y＝0，∑M0（F）＝0进行h c1和T c1的计算结果相比偏小。
建设部《建筑基坑支护技术规程》JGJ120——99中4.1.1第2条的规定如下：
1）、基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离h c1可按下式确定：
e aik＝e pik（4.1.1—2） 2）、支点力T c1可按下式计算：
T c1＝（h a1∑Eac－h p1∑Epc）/（h T1＋h c1）（4.1.1—3）
图1：支点力计算简图
式中：
e eik——水平荷载标准值；
e pik——水平抗力标准值；
∑E ac——设定弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；
h a1——合力∑E ac作用点至弯矩零点的距离；
∑E pc——设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和；
h p1——合力∑E pc作用点至弯矩零点的距离；
h T1——支点至基坑底面的距离；
h c1——基坑底面至设定弯矩零点位置的距离；
T c1——支点力；
二、工程概况
1、工程简介
绍兴市环城河三号桥承台基坑顶部标高为 5.40m，基底标高为－1.40m，深6.8米。因世贸商城大楼距基坑南侧仅有不足5米的距离，我们计划采用SMW工法搅拌桩插型钢＋冠梁＋单层钢管支撑的支护方式。
2、地质状况（Z5处）
施工前0#台和1#台都进行场地整平至高程5.40m。
（1）、杂填土：
由于没有杂填土的勘察资料，根据经验杂填土采用
重度为18.0KN/m3；凝聚力c＝0摩擦角φ＝150；
根据勘察资料：
分布标高为5.40m-0.55m，厚4.85m；
（2）、淤泥质粘土：
土的重度为16.6KN/m3；凝聚力c＝12.2Kpa；摩擦角φ＝6.60；
分布标高为0.55m-－9.05m，厚9.6m；
支护结构处在以上两种土层中。（地质资料见附图，附表）
三、按《规程》采用 e eik＝e pik的条件计算h c1和T c1
1、计算公式及计算：
（1）、土压力的计算公式
主动土压力采用
P＝（γh＋q）tan2（450－φ/2）―2c tan（450－φ/2）
被动土压力采用
P＝（γh＋q）tan2（450＋φ/2）＋2c tan（450＋φ/2）
（2）计算：
通过计算：基坑上口的主动土压力强度为：
P1＝（γh＋q）tan2（450－φ/2）―2c tan（450－φ/2）＝0
杂填土下口的主动土压力强度为：（杂填土厚4.85米）
P2＝（γh＋q）tan2（450－φ/2）―2c tan（450－φ/2）＝（18×4.85＋0）tan2（450－15/2）―2×0×tan（450－φ/2）＝51.4KN/m2；
淤泥质粘土上口的主动土压力强度为：
P3＝（γh＋q）tan2（450－φ/2）―2c tan（450－φ/2）＝47.25 KN/m2；基底处主动土压力强度为：
P4＝（γh＋q）tan2（450－φ/2）―2c tan（450－φ/2）＝72.82 KN/m2；
2、设定弯矩零点位置至基坑底面距离h c1的计算：
e eik＝e pik，
设h c1为x，则：
e pik＝（q＋r i x）tan2（450＋φ/2）＋2c tan（450＋φ/2）＝（0＋16.6
×x）×1.26＋2 ×12.2×1.12＝72.82KN/ m2，
x＝2.17m；
3、支点力的计算：（每延米）
图2：采用 e eik＝e pik支点力计算简图
支撑采用φ60cm的钢管，支撑中心标高为5.00m，距地面以下0.4m。基底处被动土压力强度为：
P＝（γh＋q）tan2（450＋φ/2）＋2c tan（450＋φ/2）＝27.33KN/m2；支点力：
T c1＝（h a1∑Eac－h p1∑Epc）/（h T1＋h c1）＝[72.82×2.17×2.17÷2＋47.25×1.95×（2.17＋1.95÷2）＋25.57×1.95×0.5×（2.17＋1.95÷3）＋51.4×4.85×0.5×（2.17＋1.95＋4.85÷3）－27.33×2.17×2.17÷2－45.49×2.17×0.5×（2.17÷3）] ÷（2.17＋6.4）
＝133.78KN；
4、静力平衡分析
1）、弯矩
对顶点A取矩，通过计算：
∑M A＝72.82×2.17×（4.85＋1.95＋2.17÷2）＋47.25×1.95×（4.85＋1.95÷2）＋25.57×1.95×0.5×（4.85＋1.95÷3×2）＋51.4×4.85×0.5×（4.85÷3×2）－27.33×2.17×（6.8＋2.17÷2）－45.49×2.17×0.5×（6.8＋2.17÷3×2）－133.78×0.4＝1410KN.m≠0；
2）力
∑F y＝72.82×2.17＋47.25×1.95＋25.57×1.95×0.5＋51.4×4.85×0.5－27.33×2.17－45.49×2.17×0.5－133.78＝157.29KN ≠0；
四、采用静力平衡方程计算h c1和T c1
对顶点和设定弯矩零点段可近视按单跨伸臂梁考虑，在不考虑自身重量的前提下该梁力系为平面平行力系，力系平衡的必要与充分条件为：∑F y＝0，∑M0（F）＝0；
1、土压力的计算
计算结果同上（略）
2、、按∑M0（F）＝0的条件计算h c1；
图3：采用静力平衡方程支点力计算简图
由于现在有T c1和h c1二个未知数，我们对支点处取矩，先对支点c 以上取矩计算支点处的内力矩M c，
支点处的主动土压力强度的为：
P＝（γh＋q）tan2（450－φ/2）―2c tan（450－φ/2）＝4.248KN/m2；∑M0（F）＝M c－4.248×0.4×0.5×0.4÷3＝0，
M c＝4.248×0.4×0.5×0.4÷3＝0.113KN.m；
再对支点以下取矩，计算h c1，
∑M0（F）＝M c＋27.33×h c1×（h c1÷2＋6.4）＋（20.92h c1×h c1÷2）×（h c1÷3×2＋6.4）－51.4×4.85×0.5×（4.85÷3×2－0.4）－47.25×1.95×（4.45＋1.95÷2）－（72.82－47.25）×1.95×0.5
×（4.45＋1.95÷3×2）－72.82×h c1×（h c1÷2＋6.4）＝0
通过计算h c1＝5.62m；
3、支点力的计算：（每延米）
支撑采用φ60cm的钢管，支撑中心距地面以下0.4米。
取∑M B（F）＝h a1∑Eac－h p1∑Epc－T c1（h T1＋h c1）＝ 0；
T c1＝（h a1∑Eac－h p1∑Epc）/（h T1＋h c1）＝[51.4×4.85×0.5×（4.85÷3＋1.95＋5.62）＋47.25×1.95×（5.62＋1.95÷2）＋（72.82－47.25）×1.95×0.5×（5.62＋1.95÷3）＋72.82×5.62×（5.62÷2）－27.33×5.62×（5.62÷2）－（20.92×5.62×5.62÷2）×（5.62÷3）]/（6.4＋5.62）＝[1145＋608＋156＋1150―432―619] ÷12.02＝167.05KN。
也可采用静力平衡方程∑F y＝0进行计算：
∑F y＝∑Eac－∑Epc－T c1＝0
T c1＝∑Eac－∑Epc＝51.4×4.85×0.5＋47.25×1.95＋（72.82－47.25）×1.95×0.5＋72.82×5.62－27.33×5.62－（117.55×5.62÷2）＝167.05KN。
4、静力平衡分析
1）、弯矩：∑M A＝0，∑M B＝0；即满足∑M0（F）＝0的条件；
2）力：∑F y＝0；故满足静力平衡的二个方程。
五、结论及建议
对支护结构，在确定基底以下弯矩零点后，弯矩零点至支护顶端可近视看成单跨静定梁，支撑点和抗力合力点为两个铰支点形成伸臂
梁。在不考虑自重的前提下，力系互相平行为平面平行力系，静力平衡的必要和充分条件是：∑F y＝0，∑M0（F）＝0。
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120——99中4.2.2第2条的规定:悬臂及单层支点结构的支点力计算值T c1、……也可按本规程第4.1.1条的静力平衡条件确定。但采用第4.1.1—2公式 e aik＝e pik计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离h c1，并以公式T c1＝（h a1∑Eac－h p1∑Epc）/（h T1＋h c1）计算支点力。从上面计算的结果可以看出不能满足静力平衡条件，因∑F y≠0，∑M0（F）≠0，这是因为e aik＝e pik只表明支护结构在该点两边主动土压力和被动土压力的强度相等，但该点以上两边产生的正、负弯矩并不一定相等,也就是说该处并不是弯矩零点。按该方法计算出的支点力和按该支点力计算出的最大弯矩均小于按结构静力平衡原理计算出的数值，这样以来将可能造成在支护结构的设计上实际的安全系数降低，给工程的施工带来隐患。
我认为应按静力平衡原理∑F y＝0，∑M0（F）＝0进行支护结构的受力计算。
第二部分 基坑支护结构的计算 支护结构的设计和施工，影响因素众多，不少高层建筑的支护结构费用已超过工程桩基的费用。为此，对待支护结构的设计和施工均应采取极慎重的态度，在保证施工安全的前提下，尽量做到经济合理和便于施工。 一、支护结构承受的荷载 支护结构承受的荷载一般包括 –土压力 –水压力 –墙后地面荷载引起的附加荷载。 1 土压力 ⑴主动土压力： 若挡墙在墙后土压力作用下向前位移时随位移增大，墙后土压力渐减小。当位移达某一数值时，土体内出现滑裂面，墙后土达极限平衡状态，此时土压力称为主动土压力，以Ea表示。 ⑵静止土压力： 若挡墙在土压力作用下墙本身不发生变形和任何位移（移动或滑动），墙后填土处于弹性平衡状态，则此时作用在挡墙上的土压力成为静止土压力。以E0表示。 (3)被动土压力： 若挡墙在外力作用下墙向墙背向移动，随位移增大，墙所受土的反作用力渐增大，当位移达一定数值时，土体内出现滑裂面，墙后土处被动极限平衡状态，此时土压力称为被动土压力，以Ep表示。
主动土压力计算 ?主动土压力强度 ?无粘性土 粘性土 土压力分布 对于粘性土按计算公式计算时，主动土压力在土层顶部（H=0处）为负值，即 表明出现拉力区，这在实际上是不可能发生的。只计算临界高度以下的主动土压力。土压力分布 可计算此种情况下的临界高度Zc，进而计算临界高度以下的主动土压力。
被动土压力计算 被动土压力强度 ?无粘性土 粘性土 计算土压力时应注意 ?不同深度处土的内聚力C不是一个常数，它与土的上覆荷重有关，一般随深度的加大而增大，对于暴露时间长的基坑，土的内聚力可由于土体含水量的变化和氧化等因素的影响而减小甚至消失。 ?、C 值是计算侧向土压力的主要参数，但在工程桩打设前后的、C值是不同的。 在粘性土中打设工程桩时，产生挤土现象，孔隙水压力急剧升高，对、C值产生影响。另外，降低地下水位也会使、C值产生变化。 水压力
浅谈双排灌注桩深基坑支护结构计算 摘要：深基坑双排灌注桩支护是在单排悬臂桩支护技术基础上新开发的一项技术。它仍属于悬臂式支护结构类型。工程实践证明：在稳定性较好的一般粘性土和砂土层中采用这种支护型式，与单排悬臂桩相比具有刚度大、位移小、支护高度大、节约投资等特点。 关键词：基坑支护；土压力；内力计算 0前言 单排悬臂桩支护已有较成熟的设计计算方法，而双排桩支护结构的设计计算则还处于研讨中，本文中依据作者近年来的工程施工设计实践经验，提出一套设计分析方法，供类似工程参考。 1 双排桩支护的受力特性 双排桩支护型式简单，前后排桩按一定排距布置成三角形或矩形平面，桩顶用现浇钢筋混凝土连梁或板连接起来，形成桩脚嵌固的刚架型式。它虽属于悬臂支护型式，但受力机理与单排悬臂桩有本质的区别。即桩间土对双排桩有土压力作用，而且作用力的大小与桩的排距大小有关，故双排桩支护结构可看成前后排桩都受到大小不等土压力作用的平面刚架。把土视为弹性体，并取矩形平面单元，把桩视为梁单元，利用有限元法分析得后排桩失去挡土作用的距离b max 为： 式中：h—桩的挡土高度；t—桩的理论埋深；μ—土 的波松比，μ≤0.5； 偏保守地取μ=0.5，t=0.2h代入式(1)得：b max≈1.6 h；同理，经分析得：后排桩受力超过前排桩的临界点满足： 因此，可将双排桩土压力分布大致分为三种情况： (1)当b ≤.125h时，后排桩承受全部土压力，前排桩通过横梁受到桩顶推力；双排桩土压力分布如图1(a)；按库仑强度理论，图1中滑楔与水平面夹角为45°+ 。 (2)当1.6h>b>0.125h时，前、后排桩同时受到土压力作用，横梁可能受
基坑支护常见类型及设计要点 摘要：通过对几种常见基坑支护类型各自优缺点的介绍和比较，引导并探索基坑支护的发展前景，从而确保建筑基础工程施工质量。 关键词：基坑支护、放坡开挖、水泥土维护墙、高压旋喷桩、槽钢钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙、土钉墙 进入21世纪后我国城市高层建筑迅速发展，地下停车场、高层建筑埋深、人防、城市地铁工程统统涉及大量的基坑支护工程。普遍深度5m~10m，甚至达到20m~30m。由于基坑工程大多在城市中进行开挖，基坑周围通常存在交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物，这就涉及到基坑开挖的一个很重要内容，要保护其周边构筑物的安全使用。而一般的基坑支护大多又是临时结构、投资太大也易造成浪费，但支护结构不安全又势必会造成工程事故。因此，如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计是基坑工程要解决的主要内容。以下简单介绍当前基坑工程中常见的支护结构类型及不同地基土条件下的基坑工程支护结构选型原则。 1、基坑支护的类型及其特点和适用范围 1、1 放坡开挖 适用于周围场地开阔，周围无重要建筑物，只要求稳定，位移控制五严格要求，价钱最便宜，回填土方较大。 1、2 高压旋喷桩 高压旋喷桩所用的材料亦为水泥浆,它是利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥土加固体,相互搭接形成排桩,用来挡土和止水。高压旋喷桩的施工费用要高于深层搅拌水泥土桩,但其施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少,并且施工机具的振动很小,噪音也较低,不会对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音等公害,它可用于空间较小处,但施工中有大量泥浆排出,容易引起污染。对于地下水流速过大的地层,无填充物的岩溶地段永冻土和对水泥有严重腐蚀的土质,由于喷射的浆液无法在注浆管周围凝固,均不宜采用该法。 1、3 槽钢钢板桩 这是一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长6～8m ,型号由计算确定。其特点为:槽钢具有良好的耐久性,基坑施工完毕回填土后可将槽钢拔出回收再次使用;施工方便,工期短;不能挡水和土中的细小颗粒,在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施;抗弯能力较弱,多用于深度≤4m的较浅基坑或沟槽,顶部宜设置一道支撑或拉锚;支护刚度小,开挖后变形较大。
苏州新港（扬州）置业有限公司 名泽园地下室 基坑支护设计计算书 （设计编号：勘2014-92） 批准： 审核： 校对： 设计： 扬州大学工程设计研究院 2014.12.18
东侧放坡(4.2m～5.1m) ---------------------------------------------------------------------- [ 支护方案 ] ---------------------------------------------------------------------- 天然放坡支护 ---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ] ---------------------------------------------------------------------- 规范与规程《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012支护结构安全等级三级 支护结构重要性系数γ00.90 基坑深度H(m) 5.100 放坡级数2 超载个数1 ---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ] ---------------------------------------------------------------------- 坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数 10.500 2.5000.750 2 1.000 2.6000.750 ---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ] ---------------------------------------------------------------------- 超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m) 120.000---------------
深基坑支护结构类型 摘要：基坑是建筑工程中的一个重要部分，其发展与建筑业的发展有着密切的关系，同时，深基坑支护的选型都是工程施工的技术难点，以下介绍了几种常用的深基坑支护结构的类型，以及它们的特点和适用范围。 关键字：深基坑、支护结构、围护墙、支撑体系。 众所周知，，近年来随着我国城镇建设中高层及超高层建筑的大量涌现，以及大型市政设施建设工程的高速发展及大量地下空间的开发，必然会有大量的深基坑工程产生。然而无论是高层建筑还是其他设施的深基坑工程，由于都是在城市中进行开挖，基坑周围通常存在交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物，加上密集的建筑物、基坑周围复杂的地下设施使得放坡开挖基坑这一传统技术不再能满足现代城镇建设的需要，因此，深基坑支护的选型都是工程施工的技术难点，深基坑开挖与支护引起了各方面的广泛重视。 同时，深基坑支护工程是一种特殊的工程构筑物，它具有复杂性、可变性和临时性的特点。无论采用何种支护结构，对支护结构的强度、嵌入深度、支护受力及构造都必须进行设计和详细计算，一定要做到结构可靠、经济合理、确保安全。 支护结构的种类很多，合理地选择支护结构的类型应根据场地地质条件、周围环境要求、工程功能、当地的常用施工工艺设备以及经济技术条件综合考虑而因地制宜地选择围护结构类型，那么常见的支
护结构类型主要有： 1、深层搅拌水泥土挡墙，将土和水泥强制拌和成水泥土桩，结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙，用于开挖深度3～6m的基坑，适合于软土地区、环境保护要求不高，施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济，但围护挡墙较宽，一般需3～4m。 2、钢板桩，主要有两种（槽钢钢板桩和热轧锁扣钢板桩），用槽钢正反扣格接组成，或用U型、H型和Z型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中，相互连接形成钢板桩墙，既用于挡土又用于挡水，用于开挖深度3～10m的基坑。钢板桩具有较高的可靠性和耐久性，在完成支挡任务后，可以回收重复使用；与多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，施工方便、工期短。但钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后绕度变形较大,打拔桩振动噪声大、容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷。 3、型钢横挡板，型钢横挡板围护墙亦称桩板式支护结构。这种围护墙由工字钢桩和横挡板组成，再加上围檩、支撑等则形成一种支护体系。施工时先按一定间距打设工字钢或H型钢桩，然后在开挖土方时边挖边加设横挡板。施工结束拔出工字钢或H型钢桩，并在安全允许条件下尽可能回收横挡板。另外，横档板长度取决于工字钢桩的间距，而厚度由计算确定，多用厚度60mm的木板或预制混凝土薄板。型钢横挡板围护墙多用于土质较好、地下水位较低的地区。 4、钻孔灌注桩挡墙，常用桩径直径600～1000mm，桩长15～30m，组成排桩式挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁，多用于开挖深度为7～
基坑围护结构类型 什么是基坑围护结构，现阶段，我国基坑围护结构类型有哪些？基本情况怎么样？以下是相关基坑围护结构类型相关内容，基本情况如下： 基坑围护结构主要承受基坑开挖卸荷所产生的水压力和土压力，并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。 基坑围护结构类型主要包括：板桩式基坑围护、柱列式基坑围护、地下连续墙基坑围护、自立式水泥土挡墙基坑围护、组合式基坑围护、沉井法基坑围护类型，下面梳理相关常用处理方式，基本情况如下： ⑴深层搅拌桩支护。 它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂通过深层搅拌机械, 将软土和固化剂( 浆液或粉体) 强制搅拌, 利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应, 使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体( 水泥土搅拌桩) , 利用搅拌桩作为基坑的支护结构。水泥搅拌桩适宜于各种成因的饱和粘性土, 包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等, 加固深度可从数米至50～60 米。由于其抗拉强度远小于抗压强度, 故常适用于基坑深度不大( 5～7 米) 、可采用重力式挡墙结构形式的基坑。这种支护结构防水性能好,可不设支撑, 基坑能在开敞的条件下开挖, 具有较好的经济效益。 ⑵排桩支护。 排桩包括钢板桩、钢筋混凝土板桩及钻孔灌注桩、人工挖孔桩等, 其支护形式包括:
①柱列式排桩支护: 当边坡土质较好、地下水位较低时, 可利用土拱作用, 以稀疏的钻孔灌注桩或挖孔桩作为支护结构; ②连续排桩支护: 在软土中常不能形成土拱, 支护桩应连续密排, 并在桩间做树根桩或注浆防水; 也可以采用钢板桩、钢筋混凝土板桩密排。 ③组合式排桩支护: 在地下水位较高的软土地区, 可采用钻孔灌注桩排桩与水泥搅拌桩防渗墙组合的形式。对于开挖深度小于 6 米的基坑,在无法采用重力式深层搅拌桩的情况下, 可采用600mm 密排钻孔桩, 桩后用树根桩防护, 也可采用打入预制混凝土板桩或钢板桩, 板桩后注浆或加搅拌桩防渗, 顶部设圈梁和支撑;对于开挖深度为6～10 米的基坑, 常采用800～1000mm 的钻孔桩, 后面加深层搅拌桩或注浆防水, 并设置2～3 道支撑; 对于开挖深度大于10 米的基坑,可采用地下连续墙加支撑的方法, 也可采用800～1000mm 大直径钻孔桩加深层搅拌桩防水, 设置多道支撑。
第一章设计方案综合说明 1.1 概述 1.1.1 工程概况 拟建南京新城科技园 B 地块深基坑位于河西香山路和嘉陵江东街交会处 东南隅，北侧为规四路（隔马路为A地块基坑），东侧为青石路。B地块±0. 00m 相当于绝对标高+7.40m。基坑挖深为 6.1 ～8.0m。拟建场地属Ⅱ级复杂场地。 2，包括 3 幢地上建筑和一层地下室。建筑物采用 该基坑用地面积约20000 m 框架结构，最大单柱荷载标准值为23000KN，拟采用钻孔灌注桩基础设计方案。 有关拟建物层数、结构型式、柱网和室内外地坪设计标高具体见表 1.1 。 表1.1 栋号建筑物层数 结构型 式 室内地坪 设计标高 （m） 室外地坪 设计标高 （m） 01 办公楼19 框架结 构 7.3 7.0-7.2 02 国家实验 室 1、10、11 框架结 构 7.3 7.0-7.2 03 会议楼、 商务楼 2、18 框架结 构 7.5 7.2 南、北地下 室 -1 框架~抗 震墙结 构 04 1.9 7.0-7.2 注：表 1.1 内建筑物室内外地坪设计标高系吴淞高程。 本工程重要性等级为二级，抗震设防类别为丙类。根据该工程重要性等级、场地复杂程度和地基复杂程度，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）3.1 节，划分该工程岩土工程勘察等级为乙级。 1.1.2 基坑周边环境条件 基坑四面均为马路，下设通讯电缆、煤气管线等设施。北侧隔马路为基坑（A地块）
第一章设计方案综合说明 1.1.3 工程水文地质条件 拟建场地地形总体较为平坦，地面高程在 4.87~8.78m（吴淞高程系）之间。对照场地地形图看，场内原有沟塘已被填埋整平。场地地貌单元属长江 漫滩。 在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层： ①~1 杂填土：杂色，松散，由粉质粘土混碎砖、碎石和砼块等建筑垃圾 填积，其中2.7~4.5m 填料为粉细砂，填龄不足 2 年。层厚0.3~4.9m； ①~2 素填土：黄灰~灰色，可~软塑，由粉质粘土、粘土混少量碎砖石填积，含少量腐植物，填龄在10 年以上。埋深0.8~5.3m，层厚0.2~2.6m； ①~2a 淤泥、淤泥质填土：黑灰色，流塑，含腐植物，分布于暗塘底部， 填龄不足10年。埋深0.2~2.9m，层厚0.6~4.0m； ②~1 粉质粘土、粘土：灰黄色~灰色，软~可塑，切面有光泽，韧性、干 强度较高。埋深0.3~4.7m，层厚0.3~2.1m； ②~2 淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含腐植物，夹薄层粉土，切面稍有 光泽，韧性、干强度中等。埋深 1.1~6.2m，层厚11.2~12.4m； ②~2a 粉质粘土与粉土互层：灰色，粉质粘土为流塑，粉土呈稍密，局 部为流塑淤泥质粉质粘土，具水平层理。切面光泽反应弱，摇震反应中等， 韧性、干强度低。埋深 1.6~5.7m，层厚0.4~3.3m； ②~3粉质粘土、淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，夹薄层（局部为层状） 粉土、粉砂，具水平层理。切面稍有光泽，有轻微摇震出水反应，韧性、干 强度中等偏低。埋深10.5~15.6m，层厚1.2~7.7m； ②~4粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂：灰色，粉质粘土、淤泥 质粉质粘土为流塑，粉土、粉砂为稍~中密，局部为互层状，具水平层理。光泽反应弱，摇震反应中等，韧性、干强度较低。埋深14.2~21.5m，层厚1.2~8.8m； ②~5 粉细砂：青灰~灰色，中密，砂颗粒成分以石英质为主，含少量腐 植物及云母碎片。埋深20.0~25.6m，层厚10.3~12.3m； ②~5a 粉质粘土、淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，切面稍有光泽，韧性、 干强度中等。呈透镜体状分布于②~5 层中。埋深23.6~25.0m，层厚0.4~0.5m； ②~6细砂：青灰色，密实，局部为粉砂，砂颗粒成分以石英质为主，含 云母碎片。层底部局部地段含少量卵砾石。埋深29.2~33.5m，层厚14.2~22.1m； ②~6a淤泥质粉质粘土、粉质粘土，灰色，流~ 软塑，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。呈透镜体状分布于②~6 层中。埋深35.9~45.5m，层厚 0.3~1.4m。 ⑤~1 强风化泥岩、泥质粉砂岩：棕红~棕褐色，风化强烈，呈土状，遇水极易软化，属极软岩，岩体基质本量等级分类属Ⅴ级。埋深47.0~52.3m，层厚0.6~5.8m。 ⑤~2 中风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩：紫红~棕褐色，泥质胶结，夹层状泥岩，属极软岩~软岩，岩体较为完整，有少量裂隙发育，充填有石膏，遇水易软化，岩体基本质量等级分类属Ⅴ级。埋深48.0~57.9m，未钻穿。 ⑤~2a 中风化泥质粉砂岩、细砂岩：紫红~棕褐色，泥质胶结，属软岩~ 较软岩，岩体较为完整，有少量裂隙发育，基本质量等级分类属Ⅳ级。该层 呈透镜体状分布于⑤~2 层中。埋深52.5~59.5m，层厚0.3~0.4m。 2
嘉荷银座深基坑支护设计计算书 工程概况 嘉荷银座工程，地上17层，地下1层，框架剪力墙结构，地下室为整体筏板基础，深基坑开挖至地下 5.8m，基坑开挖支 护平面如图，工程地质情况如表所示，冬季施工不考虑地下水位的影响。 各土层主要物理，力学指标值 基坑形状如图: 39400 32000 地质情况 根据现场勘察资料，拟建场区地形基本平坦，本工程所涉及的地层从上至下分述如下： 1、杂填土：地表2.7m厚 2、粉质砂土:1.7m厚 3、粘土层：1.4m厚
4、其中地下水位在自然地坪下12n处一CFG桩设计1.计算主动土压力强度： 计算第一层土的土压力强度；层顶处和层底处分别为： 二a。= ' i z tan 2(45 - 1/ 2) 二0 匚ai = i h i tan 2(45 一:i / 2 ) 2 O 0 =i5 .5 2 tan 2(45 - i6 / 2 ) =i7 .6 KPa 第二层土的土压力 强度层顶处和层底处分别为： r仃i h i tan2(45 - 2/2)- 2ctan(45 - 2/2) — 15.5 2 tan 2(45 - 17 .2 /2) - 2 10
tan( 45 - 17 .2 /2) =1 .94 KPa 二 2 =(恂2h2)tan2(45 - 2/2)- 2c?tan(45 - 2/2) = (15.5 2 18.5 3) tan2(45 -17.2/2)-2 10 tan(45 -17.2 /2) 二31.9KPa 第三层土的土压力强度层顶处和层底处分别为： -^(忤2h2)tan2(45 - 3/2) - 2c s tan(45 - 3/2) = (15.5 2 18.5 3) tan2(45 - 21/2)-2 12 tan( 45-21/2) = 24.1KPa 「日3=(巾1 2h2 3h3)tan2(45 - 3/2)- .2. 2c3tan(45 - 3/2) o O -(15.5 2 18.5 3 20.5 3) tan 2(45 - 21 /2)- 2 12 tan(45 - 21 /2) 二53 KPa 计算被动土压力强度： 5 二3h3tan2(45 - 3/2)2c3tan(45 3/2) 二20.5 3 tan2(45 - 21 /2) 2 12 tan(45 21 /2) 二36KPa 二p2 3h d tan 2(45 - 3/2) 2c3 tan( 45 3/2) =20 .5 3 tan 2(45 - 21 /2) 2 12 tan( 45 21 /2) =36 43 .1h d 3.计算嵌固深度： A.基坑底面以下，支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距h cl
地下空间 UNDERGROUND SPACE 1999年第19卷第1期 Vol.19 No.1 1999 增量法在深基坑支护结构计算中的应用 周运斌 摘要：通过应用增量法的原理，用SAP84程序对深基坑支护结构进行内力分析，说明增量法的使用方法和其科学性、合理性、安全性，并希望该法的应用能编入《深基坑支护技术规程（送审稿）》和进入相关的应用程序，以期该法能够在更大的范围内推广应用。 关键词：深基坑支护增量法总量法 A Talk on Application of Incremental Method in Calculation of Support Structure of Deep Foundation Zhou Yunbin Abstract：Based on principles of increment with application of SAP 84 program,the analysis of internal forces for supporting structures of deep foundation was carried out.It demonstrates the scientific nature,rationality and safety of this method.It is hoped that this method can be included into“Technical Rules for Deep Foundation S upports” and related programs for its wider application. Keywords：Supporting for deep foundation, incremental method, totalizing method 1 引言 随着经济的发展，城市用地日渐紧张，城市上天（高层建筑）入地（地下空间开发）的发展逐渐加快，使建筑深基坑的应用也日益广泛。由于深基坑的位置大多是在城市中较繁华的地段，基坑失稳的危害较大，而深基坑的支护结构设计中的可变因素较多，往往是一个工程设计的难点，也往往成为一个工程成败的关键。我院从1992年起总承包广州地铁一号线工程的设计工作，并承担了其中芳村站、公园前站、陈家祠站、西门口站、农讲所站等工点的设计，在各车站的深基坑支护设计中，均采用了增量法的原理进行支护结构的内力分析，未发生一起因支护结构失稳或位移过大而造成的工程事故，取得了良好的社会效益和经济效益。在此，将我们应用的方法介绍如下。
1.深基坑支护类型选择 深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。如今支护结构日臻完善，出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法。 根据本地区实际情况，经比较采用钻孔灌注桩作为挡土结构，由于基坑开采区主要为粘性土，它具有一定自稳定结构的特性，因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土，土层锚杆支护的方案，挡土支护结构布置如下：（1）护坡桩桩径600mm，桩净距1000mm；（2）土层锚杆一排作单支撑，端部在地面以下2.00mm，下倾18°，间距1.6m；（3）腰梁一道，位于坡顶下2.00m处，通过腰梁，锚杆对护坡桩进行拉结；（4）桩间为粘性土不作处理。 2.深基坑支护土压力 深基坑支护是近些年来才发展起来的工程运用学科，新的完善的支护结构上的土压力理论还没有正式提出，要精确地加以确定是不可能的。而且由于土的土质比较复杂，土压力的计算还与支护结构的刚度和施工方法等有关，要精确地确定也是比较困难的。目前，土压力的计算，仍然是简化后按库仑公式或朗肯公式进行。常用的公式为： 主动土压力： Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ 工中：Eα——主动土压力（KN），γ——土的容重，采用加权平均值。H——挡土桩长（m）。Φ——土的内摩擦角（°）。C——土的内聚力（KN）。 被动土压力：EP=1/2γt2KPCt 式中：EP——被动土压力（KN），t——挡土桩的入土深度（m），KP——被动土压力系数，一般取K2=tg2（45°-Φ/2）。 由于传统理论存在达些不足，在工程运用时就必须作经验修正，以便在一定程度上能够满足工程上的使用要求，这也就是从以下几个方面具体考虑： 2.1.土压力参数：尤其抗剪强度C/Φ的取值问题。抗剪强度指标的测定方法有总应力法和有效应办法，前者采用总应力C、Φ值和天然重度γ（或饱和容量）计算土压力，并认为水压力包括在内，后者采用有效应力C、Φ及浮容量γ计算土压力，另解水压力，即是水土分算。总应办法应用方便，适用于不透水或弱透水的粘土层。有效应力法应用于砂层。 2.2.朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力。这种假设造成计算主动土压力偏大，而被动土压力偏小。主动土压力偏大则是偏安全的，而被动土压力偏小则是偏危险的。针对这一情况，在计算被动土压力时，采用修正后的被动土压力系数KP，因为库仑理论计算被动土压力偏大。因此采用库仑理论中的被动土压力系数擦角δ，克服了朗肯
深基坑支护结构设计与施工 本文结合某深基坑支护结构工程实例，简要地分析和探讨了深基坑支护结构的设计与施工措施。 标签深基坑；支护结构；设计；施工 一、工程概况 某商业综合用房工程位于该市南侧，地理位置优越，交通便利。基坑长77.85米，基坑宽度为38.74米，整个基坑落地面积为2700㎡左右，基坑形状基本规则，基坑开挖深度-6.250～-10.65米（坑中坑）。因此，如何加强该工程深基坑支护的设计与施工管理，并为今后我国深基坑工程提供借鉴与指导，是一项亟待研究解决的问题。 二、深基坑支护结构设计 2.1 基坑围护结构做法（SMW工法） 1）三轴水泥搅拌帷幕的止水性能是本基坑成败的关键，必须切实做好。本工程要求施工机具采用日本进口的搅拌头。 2）本工程止水帷幕采用Φ850@600三轴水泥搅拌桩，水泥搅拌桩采用全断面套打法施工。 3）水泥搅拌桩采用P42.5级硅酸盐水泥，水泥掺量为20%，水灰比1.5-1.8，水泥应干燥，无结块，水泥内掺1.5%生石膏和0.15%SN201-A型固化剂；拌制后的水泥浆液因故搁置2h以上的，应做废浆处理。 4）水泥搅拌桩28d无侧限抗压强度不低于0.8MPa，成桩过程中应控制钻具下沉及提升速度，并保持匀速下沉与匀速提升，避免形成孔内负压。一般下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于1.5m/min；桩体施工应保持连续性，相邻桩施工间隔不得超过12h，如因特殊原因不能避免，应标记在案，并采取补强措施。施工过程中必须对基坑周边沉降及水平位移进行监测，根据监测资料合理控制搅拌头的压入阻力、注浆速度及注浆压力。 5）搅拌桩成桩应均匀、持续、无颈缩和断层，严禁在提升喷浆过程中断浆，特殊情况造成断浆应重新成桩施工。水泥搅拌桩和内插型钢垂直偏差不大于1/200，插入前须在型钢表面涂抹减摩剂，搅拌桩制作后应立即插入型钢，一般间隔不应超过1h，型钢定位误差不大于30㎜，底部标高误差不大于20㎝，垂直度偏差不大于1%。 6）内插型钢采用Q235B，采用整材，接头采用坡口焊接等强度焊接，焊缝
砖混结构中承重构造柱的设计与计算 （广东梅州陈赞） 摘要：在砌体结构设计过程中，应根据具体情况区分一般构造柱和承重构造柱。承重构造柱的设计与计算与框架柱基本相同，但有其特点。承重构造柱受力明确，传力路线简捷，其基础的处理要根据构造柱的荷载特点进行设计。 关键词：砖混结构构造柱 1引言 根据《建筑抗震设计规范》（GBJ50011-2001），在抗震设防地区砖混结构的建筑设计中应设置构造柱。设置构造柱可以加强对砌体结构墙体的约束作用，提高墙体的抗剪能力和结构的极限变形能力，改善砌体结构的整体性，从而提高房屋的抗震性能。在设计过程中，一般不考虑构造柱单独承受荷载，而视其承载能力等同于砌体材料。构造柱的截面尺寸和配筋一般也是按照构造要求进行设计。但是在需要设置大空间房间的工程中，构造柱支承着横梁，这时构造柱就起着承重和抗震的双重作用，如图1。这种构造柱的设计及基础处理与一般的构造柱有一定的区别。 图1大开间房间的承重构造柱 2承重构造柱的受力分析 支承横梁的构造柱，如果荷载较小，按砌体强度考虑就能够满足强度要求时，可以视为一般构造柱。其截面及配筋可以按照《建筑抗震设计规范》的有关规定设置即可。但是当支承横梁的构造柱承受的荷载较大，按砌体强度考虑不能够满足强度要求时，此时的构造柱应按照承重构造柱进行设计。 由于构造柱与墙体连接处留有马牙槎，考虑到构造柱与墙体的拉结作用，横梁上的荷载有一部分要扩散到墙体，由墙体来承担。但在实际设计时，由于墙体所承受的这部分荷载较小，为了计算方便，假设横梁上的荷载全部由构造柱来承担，同时假设横（纵）向水平地震力全部由横（纵）墙承受，这样构造柱的传力路线就简单明确了。 3承重构造柱的计算与设计 在砖混结构中，大空间内横梁与构造柱形成的结构与框架相似但与框架又有区别。如果在大空间房间中加上几榀框架，则在结构中显得比较生硬，而且框架部分与砌体结构部分共同工作的协调性较差，不利于结构整体抗震。而横梁与构造柱相结合的结构形式在荷载传递和抗震性能方面与之相比则优越得多。 承重构造柱的计算与框架柱基本相同，但又有不同之处： （1）为了减少顶层的弯矩值，从而减少柱的配筋，顶层梁、柱节点设计为“铰接”，计算简图见图2。
嘉荷银座深基坑支护设计计算书 工程概况 嘉荷银座工程，地上17层，地下1层，框架剪力墙结构，地下室为整体筏板基础，深基坑开挖至地下 5.8m ，基坑开挖支护平面如图，工程地质情况如表所示，冬季施工不考虑地下水位的影响。 基坑形状如图： 32000 根据现场勘察资料，拟建场区地形基本平坦，本工程所涉及的地层从上至下分述如下： 1、杂填土：地表2.7m 厚 2、粉质砂土:1.7m 厚 3、粘土层：1.4m 厚
4、其中地下水位在自然地坪下12m 处 一 CFG 桩设计 1.计算主动土压力强度： 36+43.1h d 计算第一层土的土压力强度； 层顶处和层底处分别为： )2/45(tan 1210?γσ-= z a 0= ) 2/45(tan 12 111?γσ-= h a ) 2/1645(tan 25.152 -??= KPa 6.17= 第二层土的土压力 强度层顶处和层底处分别为： ) 2/45tan(2)2/45(tan 2222111??γσ---= c h a
) 2/2.1745tan(102)2/2.1745(tan 25.1521 -? ?--??=a σKPa 94.1=KPa c h h a 9.31)2/2.1745tan(102)2/2.1745(tan )35.1825.15()2/45tan(2)2/45(tan )(2222222112=-??--??+?=---+= ??γγσ 第三层土的土压力强度层顶处和层底处分别为： KPa c h h a 1.24)2/2145tan(122)2/2145(tan )35.1825.15() 2/45tan(2)2/45(tan )(2333222112=-??--??+?=---+= ??γγσKPa c h h h a 53)2/2145tan(122)2/2145(tan )35.2035.1825.15() 2/45tan(2)2/45(tan )(233323322113=-??--??+?+?=-- -++= ??γγγσ 2.计算被动土压力强度： KPa c h p 36)2/2145tan(122)2/2145(tan 35.20) 2/45tan(2)2/45(tan 23332331=+??+-??=++-= ??γσd d p h c h 1.4336)2/2145tan(122)2/2145(tan 35.20) 2/45tan(2)2/45(tan 2333232+=+??+-??=++-= ??γσ3.计算嵌固深度： A. 基坑底面以下，支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距 cl h
深基坑支护设计 7 设计单位：X X X 设计院 设计人：X X X 设计时间：2020-08-19 14:54:01 ---------------------------------------------------------------------- [ 支护方案 ] ---------------------------------------------------------------------- 排桩支护
---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ] ----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 附加水平力信息 ] ---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ] ----------------------------------------------------------------------
基坑支护结构设计原则与勘察要求 基坑支护结构设计原则与勘察要求 3.1 设计原则 3.1.1 基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。 3.1.2 基坑支护结构极限状态可分为下列两类： 1 承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏； 2 正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。 3.1.3 基坑支护结构设计应根据表3.1.3选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。 表3.1.3 基坑侧壁安全等级及重要性系数 安全等级破坏后果Υ0 一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下 1.10 结构施工影响很严重 二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下 1.00 结构施工影响一般 三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下 0.90 结构施工影响不严重 注：有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。 3.1.4 支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响，对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。 3.1.5 当场地内有地下水时，应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础型式等因素，确定地下水控制方法。当场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施。 3.1.6 根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑支护应按下列规定进行计算和验算。 1 基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算，计算内容应包括： 1) 根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算； 2) 基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算； 3) 当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。 2 对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。 3 地下水控制验算： 1) 抗渗透稳定性验算； 2) 基坑底突涌稳定性验算；
第五章砌体构件承载力计算 学习本章的意义和内容：无筋砌体受压构件的破坏形态和影响受压承载力的主要因素，无筋砌体受压构件的承载力计算方法，梁下砌体局部受压承载力和梁下设置刚性垫块时的局部受压承载力验算方法以及有关的构造要求，无筋砌体受弯、受剪以及受拉构件的破坏特征及承载力的计算方法。 通过本章学习可以掌握土木工程中砌体结构构件计算的基本理论，为砌体结构设计奠 定基础。 本章习题内容主要涉及：无筋砌体受压构件承载力的主要因素及承载力计算公式的应用；局部受压构件破坏的类型及公式的应用；砌体受拉、受弯、受剪构件的计算及应用范围。 一、概念题 （一）填空题： 1．无筋砌体受压构件按高厚比的不同以及荷载作用偏心矩的有无，可分为____________、____________、____________、____________、____________。 2．在截面尺寸和材料强度等级一定的条件下，在施工质量得到保证的前提下，影响无筋砌体受压承载力的主要因素是____________和____________。 3．在设计无筋砌体偏心受压构件时，《砌体规范》对偏心距的限制条件是___________。为了减少轴向力的偏心距，可采用____________或____________等构造措施。 4．通过对砌体局部受压的试验表明，局部受压可能发生三种破坏，即 ____________、____________、____________。其中，____________是局部受压的基本破坏形态；____________是由于发生突然，在设计中应避免发生，____________仅在砌体材料强度过低时发生。 5．砌体在局部受压时，由于未直接受压砌体对直接受压砌体的约束作用以及力的扩散作用，使砌体的局部受压强度_______________________。局部受压强度用____________表示。 6．对局部抗压强度提高系数进行限制的目的是__________________________________。 7．局部受压承载力不满足要求时，一般采用____________的方法，满足设计要求。 8．当梁端砌体局部受压承载力不足时，与梁整浇的圈梁可作为垫梁。垫梁下砌体的局部受压承载力，可按集中荷载作用下___________计算。 9．砌体受拉、受弯构件的承载力按材料力学公式进行计算，受弯构件的弯曲抗拉强度的取值应根据___________。受剪构件承载力计算采用变系数的___________。 （二）选择题 1．一偏心受压柱，截面尺寸为490mm×620mm,弯矩沿截面长边作用，该柱的最大允许偏 心距为[ ]： a、217mm; b、186mm; c、372mm; d、233mm。 2．一带壁柱的偏心受压窗间墙，截面尺寸如图1-5-1所示，轴向力偏向壁柱一侧，该柱的最大允许偏心距为[ ]： a、167mm; b、314mm; c、130mm; d、178mm。
收稿日期:1999-12-11;修订日期:2000-02-30 基金项目:河南省自然科学基金资助项目(984053000) 作者简介:赵海燕(1972-),女,河南省郑州市人,上海交通大学博士研究生. 文章编号:1007-6492(2000)02-0048-03 深基坑支护结构的一种实用计算方法 赵海燕1,雷 敏2,杨永战3,王 伟4 (1.上海交通大学土木工程系,上海200030;2.郑州金达房地产公司,郑州450005;3.平顶山自来水公 司,河南平顶山467000;4.郑州工业大学数理力学系,河南郑州450002) 摘 要:采用“C ”法分析深基坑支护结构的内力,该法较常规的假定土体弹簧系数K 沿基坑底下深度z 线性分布的“m ”法更符合软土地基的实际情况.但由于“C ”法假定土体弹簧系数K =C z ,增加了求解的难度,鲜见用于实际工程.基于“C ”法的基本假定,获得了满足任意精度要求的幂级数解,阐述了该方法的计算步骤,并将其用于实际工程中.计算结果表明:“C ”法能使计算得以简化,具有一定的推广价值. 关键词:基坑支护;“C ”法;幂级数中图分类号:T U 476.9 文献标识码:A 弹性地基梁法是目前广泛采用的计算深基坑支护结构内力的方法之一.按地基反力系数沿基坑深度的分布规律不同,弹性地基梁法可有“m ”和“C ”法等之分[1].“m ”法假定地基反力系数沿基坑深度线性分布,具有比例系数m ,计算步骤较为简单,目前工程界多采用此法.但实际软土深基坑支护结构工程的实测结果表明:“m ”法往往低估基坑开挖面以下结构的位移,原因在于基坑开挖面以下软土地基反力系数随地基深度变化较线性规律缓慢.土体弹簧系数采用K =C z 更接近软土地基的特性,其中C 的数值不同于比例系数m ,“C ”法由此得名. “C ”法由于采用K =C z 形式的土体弹簧系数,普遍认为具体计算较难,鲜见用于实际工程.本文基于“C ”法的基本假定,得到了该问题的幂级数解答,使计算得以简化,从而增强了该方法的实用性. 1 基本假定 本文采用“竖向平面弹性地基梁”模型进行分析.基本假定如下:①挡土墙作为两端有一定边界条件的有限长弹性体,取挡土墙单位宽度进行计算;②土体为线弹性体,按实际情况分层;③支撑及疏浚线以下的土抗力简化为弹簧;④开挖 面以上,墙背面土体按朗金主动土压力计算,并适 当折减;⑤开挖面以下,墙前土抗力按“C ”法计算;墙后主动土压力强度p l 随深度保持不变;⑥开挖面以上挡土墙按开挖阶段划分单元,每一开挖层作为一个单元,支撑点、土体分层处及坑底疏浚线均按节点处理. 2 挡土墙结构内力计算策略和步骤 挡土墙结构内力计算按以下策略和步骤进行:①开挖面以上部分利用通常的杆系有限元法计算:把挡土墙结构沿竖向划分为有限个弹性地基梁单元,各单元以边界上的节点相连接;支撑处理为一个自由度的二力杆单元.②开挖面以下部分基于弹性地基梁的挠曲微分方程,求得其幂级数近似解.③基于开挖面节点处挡土墙结构上下部分满足的静力平衡方程和变形协调条件,通过迭代获得问题的最后解答. 挡土墙结构在开挖面以上部分的内力计算步骤同常规方法,可参见文献[1,2].下面着重推导开挖面以下结构部分的“C ”法幂级数近似解答. 3 问题的幂级数近似解答 对于单位宽挡土墙,有如下挠曲微分方程 EI d 4ωd z 4 =-C z ω+p l ,(1)2000年 6月第21卷 第2期郑州工业大学学报 Journal of Zhengzhou University of T echnology Jun. 2000V ol.21 N o.2