基坑支撑轴力的计算分析

基坑支护设计计算书设计方法原理及分析软件介绍基坑开挖深度为6m，采用板桩作围护结构，桩长为12m，桩顶标高为-1m。

采用《同济启明星2006版》进行结构计算。

5.1 明开挖，6m坑深支护结构计算(1)工程概况基坑开挖深度为6m，采用板桩作围护结构，桩长为12m，桩顶标高为-1m。

q=0(1b 素填土)1.3hw=1(4 粘土)D=7H=6(6b 淤泥质粘土)(6c 粉质粘土)板桩共设1道支撑，见下表。

2中心标高(m) 刚度(MN/m) 预加轴力(kN/m)-1.3 30基坑附近有附加荷载如下表和下图所示。

h 1x 1s 45(2)地质条件场地地质条件和计算参数见表1。

地下水位标高为-1m。

渗透压缩层厚重度43) k(kN/m) c(kPa) m(kN/m土层 ,(:) 系数模量 max3(m) (kN/m) (m/d) (MPa)1.3 19 9.28 14.88 1500 1b 素填土2.7 18.4 12 17 3500 4 粘土7.5 17.8 5 10 1000 6b 淤泥质粘土3.5 18.9 15.5 13 3000 6c 粉质粘土2 19.7 18.5 14.5 5000 7 粉质粘土8 粉质粘土 13 20.4 19 18 7000(3)工况支撑刚度预加轴力工况编号工况类型深度(m) 支撑编号 2(MN/m) (kN/m)1 1.5 开挖2 1.3 30 1 加撑3 6 开挖4 2.5 1000 换撑5 1 拆撑工况简图如下:1.31.52.56工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5(4)计算Y整体稳定验算O(1b 素填土)X(4 粘土)76(6b 淤泥质粘土)(6c 粉质粘土)(7 粉质粘土)(8 粉质粘土)安全系数 K=1.56 ,圆心 O( 1.19 , 1.45 ) 墙底抗隆起验算(1b 素填土)1(4 粘土)76(6b 淤泥质粘土)(6c 粉质粘土)(7 粉质粘土)(8 粉质粘土)Prandtl: K=2.83Terzaghi: K=3.23(1b 素填土)1.3m1(4 粘土)76(6b 淤泥质粘土)(6c 粉质粘土)(7 粉质粘土)(8 粉质粘土)坑底抗隆起验算 K=1.81抗倾覆验算(水土合算)(1b 素填土)1.3O1(4 粘土)76(6b 淤泥质粘土) 9924.610.8 914.3(6c 粉质粘土)(7 粉质粘土)Kc=1.22抗管涌验算: 159#按砂土，安全系数K=2.25按粘土，安全系数K=3.054包络图 (水土合算, 矩形荷载)500-502001000-100-200100500-50-100000 110.2kN/m222444666888101010121212141414深度(m)深度(m)深度(m)水平位移(mm)弯矩(kN*m)剪力(kN) Max: 42.8-8.3 ~ 183.2-46.6 ~ 66.2(5)工字钢强度验算: 159#基本信息计算目标:截面验算截面受力状态:绕X轴单向受弯材料名称:Q2352 材料抗拉强度(N/mm):215.02 材料抗剪强度(N/mm):125.0弯矩Mx(kN-m):229.000 截面信息截面类型:工字钢(GB706-88):xh=I40b(型号)截面抵抗矩33 Wx(cm): 1140.000 Wx(cm): 1140.000 1233 Wy(cm): 96.200 Wy(cm): 96.200 12截面塑性发展系数γx: 1.05 γx: 1.05 12γy: 1.20 γy: 1.20 12截面半面积矩33 S(cm): 678.600 S(cm): 92.704 xy13S(cm):84.891 y2 截面剪切面积22 A(cm): 94.110 A(cm): 94.110 xy截面惯性矩44 I(cm): 22800.000 I(cm): 692.000 xy截面附加参数参数名参数值x: I40b(型号) h分析结果2 最大正应力σ:191.312(N/mm)2 |σ= 191.3|?f = 215.0(N/mm) |f / σ|=1.124满足水平支撑系统验算:水平支撑系统位移图(单位:mm)水平支撑系统弯矩图(单位:kN.M)水平支撑系统剪力图(单位:kN)水平支撑系统轴力图(单位:kN) (6)钢腰梁强度验算:基本信息计算目标:截面验算截面受力状态:绕X轴单向受弯材料名称:Q2352 材料抗拉强度(N/mm):215.02 材料抗剪强度(N/mm):125.0弯矩Mx(kN-m):115.700 截面信息截面类型:工字钢组合Π形截面(GB706-88):xh=I40b(型号) 截面抵抗矩33 W(cm): 2280.000 W(cm): 2280.000 x1x233 W(cm): 2389.732 W(cm): 2389.732 y1y2截面塑性发展系数γ: 1.05 γ: 1.05 x1x2γ: 1.00 γ: 1.00 y1y2截面半面积矩33 S(cm): 1357.200 S(cm): 1646.925 xy截面剪切面积22 A(cm): 188.220 A(cm): 188.220 xy截面惯性矩44 I(cm): 45600.001 I(cm): 59026.381 xy截面附加参数参数名参数值x: I40b(型号) hw: 350(mm)分析结果2最大正应力σ:48.329(N/mm)2 |σ= 48.3|?f = 215.0(N/mm) |f / σ|=4.449满足(7)钢对撑强度及稳定性验算:基本输入数据构件材料特性材料名称:Q235构件截面的最大厚度:8.00(mm)2 设计强度:215.00(N/mm)2 屈服强度:235.00(N/mm)截面特性截面名称:无缝钢管:d=133(mm)无缝钢管外直径[2t?d]:133 (mm)无缝钢管壁厚[0,t?d/2]:8 (mm)缀件类型:构件高度:4.000(m)容许强度安全系数:1.00容许稳定性安全系数:1.00荷载信息轴向恒载设计值: 447.800(kN)连接信息连接方式:普通连接截面是否被削弱:否端部约束信息X-Z平面内顶部约束类型:简支X-Z平面内底部约束类型:简支X-Z平面内计算长度系数:1.00Y-Z平面内顶部约束类型:简支Y-Z平面内底部约束类型:简支Y-Z平面内计算长度系数:1.00 中间结果截面几何特性2 面积:31.42(cm)4 惯性矩I:616.11(cm) x3 抵抗矩W:92.65(cm) x回转半径i:4.43(cm) x4 惯性矩I:616.11(cm) y3 抵抗矩W:92.65(cm) y回转半径i:4.43(cm) y塑性发展系数γ1:1.15x塑性发展系数γ1:1.15y塑性发展系数γ2:1.15x塑性发展系数γ2:1.15y材料特性2 抗拉强度:215.00(N/mm)2 抗压强度:215.00(N/mm)2 抗弯强度:215.00(N/mm)2 抗剪强度:125.00(N/mm)2 屈服强度:235.00(N/mm)3 密度:785.00(kg/m)稳定信息绕X轴弯曲:长细比:λ=90.32 x轴心受压构件截面分类(按受压特性): a类轴心受压整体稳定系数: φ=0.711 x最小稳定性安全系数: 1.07最大稳定性安全系数: 1.07最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离:0.000(m)最大稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离:0.000(m)绕X轴最不利位置稳定应力按《钢结构规范》公式(5.1.2-1) N4478002,,200.3857N/mmA0.711，3142 x绕Y轴弯曲:长细比:λ=90.32 y轴心受压构件截面分类(按受压特性): a类轴心受压整体稳定系数: φ=0.711 y最小稳定性安全系数: 1.07最大稳定性安全系数: 1.07最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离:0.000(m)最大稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离:0.000(m)绕X轴最不利位置稳定应力按《钢结构规范》公式(5.1.2-1) N4478002,,200.3857N/mmA0.711，3142 y强度信息最大强度安全系数: 1.51最小强度安全系数: 1.51最大强度安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.000(m)最小强度安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.000(m)计算荷载: 447.80kN受力状态:轴压最不利位置强度应力按《钢结构规范》公式(5.1.1-1)分析结果构件安全状态: 稳定满足要求，强度满足要求。

基坑钢支撑轴力计算基坑钢支撑轴力计算方法分为静力法和动力法两种。

静力法适用于基坑较小、土层较稳定的情况，而动力法适用于较大的基坑和复杂的土层情况。

以下是针对基坑钢支撑轴力计算的详细说明，包括静力法和动力法的计算方法和步骤。

静力法的计算方法：1.首先需要确定基坑支撑结构的类型，如水平支撑或垂直支撑，并根据实际情况确定支撑结构的形式和数量。

2.根据基坑支撑结构的类型，选择相应的计算公式来计算支撑结构的轴力。

3.水平支撑结构的轴力计算公式为：F=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6其中，Q1为土压力，Q2为地下水压力，Q3为支撑结构自重，Q4为楼板荷载，Q5为道路荷载，Q6为其他荷载。

4.垂直支撑结构的轴力计算公式为：F=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5其中，Q1为适用的土压力，Q2为适用的地下水压力，Q3为支撑结构自重，Q4为楼板荷载，Q5为其他荷载。

5.根据计算公式中的参数，计算每个力的大小，并将其相加得到最终的轴力。

动力法的计算方法：1.首先需要进行地质勘探和土力学试验，确定土层的物理性质和力学参数。

2.根据地质勘探和土力学试验的结果，建立土层模型，并进行数值模拟计算。

3.使用数值模拟软件进行计算，模拟基坑开挖和支撑过程中的土体变形和轴力变化。

4.根据数值模拟计算结果，确定支撑结构的轴力大小和变化规律。

5.根据实际情况，对支撑结构的形式和数量进行调整和优化，以满足轴力的要求。

总结：基坑钢支撑轴力计算是基坑设计的重要环节。

静力法适用于基坑较小、土层较稳定的情况，计算方法相对简单；动力法适用于较大的基坑和复杂的土层情况，计算结果更加准确。

无论是静力法还是动力法，都需要根据实际情况选择适当的计算方法，并进行详细的土层分析和力学计算。

同时，在进行基坑钢支撑轴力计算时，还需要考虑结构的安全性和经济性，以保证基坑施工的顺利进行。

基坑内支撑轴力计算公式(一)
基坑内支撑轴力计算公式
1. 基坑内支撑轴力的定义
基坑内支撑轴力是指基坑工程中支撑结构所受到的水平力和竖向
力的合力，用于计算基坑支撑结构的稳定性和安全性。

2. 基坑内支撑轴力计算方法
基坑内支撑轴力可以通过以下公式计算：
•水平力计算公式： Fh = W * P * C
其中， Fh 表示水平力； W 表示基坑壁土体的重力；
P 表示壁土体的压力系数； C 表示基坑壁土体水平力系数。

•竖向力计算公式： Fv = W * H
其中， Fv 表示竖向力； W 表示基坑壁土体的重力；
H 表示基坑壁土体的高度。

3. 基坑内支撑轴力计算公式示例
以一个具体的基坑工程为例，假设基坑壁土体重力为1000 kN/m³，压力系数为，水平力系数为，基坑壁土体高度为10m。

根据以上数据，可以计算出基坑内支撑轴力： - 水平力计算：
Fh = 1000 * * = 400 kN
•竖向力计算： Fv = 1000 * 10 = 10000 kN
根据计算结果，基坑内支撑轴力的水平力为400 kN，竖向力为10000 kN。

4. 结论
基坑内支撑轴力的计算公式可以通过水平力和竖向力的计算公式
得出。

根据具体的工程数据，可以计算出基坑内支撑轴力，并用于基
坑支撑结构的稳定性和安全性的评估。

基坑工程中的支撑轴力计算对于工程的设计和施工具有重要意义，需要结合实际情况对基坑内支撑轴力进行准确和合理的估计。

福 建 建 筑Fujian Architecture & Construction 2021年第02期总第272期No 02 • 2021Vol - 272深基坑混凝土支撑轴力数值模拟与理论计算分析——基于现场监测韩超超（健研检测集团有限公司福建厦门361199）摘 要：以厦门某深基坑为研究背景,基于现场实测技术手段和数值模拟试验,选取JTG D62 -2004% RILEM B3和GL2000收缩徐变模型分别对实测数据进行修正计算后得到修正值,将获得的修正值分别与实测值和模拟值进行对比分析。

结果表明:混凝土收缩徐变引起的轴力值在实测值中占比最高达64.5% ;3个理论模型中，由GL2000模型得到的轴力修正值最接近模拟值，模型整体表现最为优异;若将GL2000模型计算参数中的体表比换算为构件理论厚度，可进一步提升模型整体性能。

关键词：基坑监测;混凝土支撑;轴力；收缩徐变;数值模拟中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号：1004 -6135（2021）02 -0057 -05Numerical Simulation and Theoretical Calcclation Analysit of Axial Aorcc ofConcrete Bracc in Deep Pit Foundation------Based on Site MonitoringHAN Chaochaf(Ji a ny a n Test Group Co. LTD. , Xiamen 361199)AbstracC : A deep foundation pit in Xiamen is used as the research background , based on on - site measured technical means andsimulation experitents. The JTG D62 - 2004, RILEM B3 and GL2000 shrinkage and creep models were selected to correct the measureddata to obtain the corrected values , and the corrected values obtained were compared with the measured and sirnulated values. The results show that the axial force value caused by concrete shynkage and creep accounts for up to 64. 5% of the measured value. Among the threetheoretical models , the correction value of the axial force obtained from the GL2000 model is the closest to the sirnulated value , and the over-al peyormanco of the model is the best. L the bods suiace ratio in the calculation parameters of the GL2000 model is convert to the theo ­retical thickness of the component , the overall peyormanco of the model can be further irnproved.Keywords : Foundation pit monitoring ; Concrete bracing ; Axial force ; Contraction and creep ; Numerical simuWtiono 引言随着城市地下空间开发利用程度不断提高，房建、市政等多领域涌现出大量不同规模的深基坑工程［1］$钢筋混凝土支撑作为常用的深基坑工程支护型式，其应力状态和变形情况是影响基坑侧壁稳定性 的关键因素。

深基坑工程钢支撑轴力实测分析与预测摘要：随着地下空间的开发利用，各种深基坑工程不断涌现，钢支撑技术因施工方便在深基坑设计中广泛应用。

目前，对钢支撑系统的研究多采用传统理论和数值模拟技术，这些方法对模型的基本参数有严格要求，通常情况下很难取得。

人工神经网络具有很强的学习、联想和抗干扰能力，在预测分析等方面表现出极大的优势。

本文以青岛地铁火车北站深基坑工程为背景，通过钢支撑轴力现场监测得到轴力变化规律。

研究深基坑支撑轴力变化影响因素，将各因素根据一定规律进行划分，建立了钢支撑轴力影响因素的评价指标体系。

并基于人工神经网络对钢支撑轴力进行预测，预测数据和实测数据吻合较好。

abstract： with the development and utilization of underground space， a variety of deep foundation pits are constantly emerging. the steel support technology is widely used in deep foundation design because of its simple and convenient construction. at present， the research on steel support system has been by using the traditional theory and numerical simulation technology； however， these methods have a higher demand for the basic parameters of the model. under normal circumstances， it is difficult to obtain these parameters. the artificial neural network has a strong learning， lenovo and anti-jamming capability， and has showngreat advantage in the prediction analysis. based on a deep excavation of qingdao subway station， through analyzing the monitoring data of steel strut axial forces， it gets influencing factors of the change of the axial force. at last，evaluation index system is established. through predicting steel strut axial forces based on artificial neural network，the result shows that the forecast data has a good agreement with the measured data.关键词：深基坑；支撑轴力；现场监测；人工神经网络key words： deep excavation；strut axial forces；monitoring；artificial neural network中图分类号：tv551.4 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）18-0111-030 引言深基坑内支撑技术在我国沿海地区广泛存在，主要形式为现浇钢筋混凝土支撑系统和钢支撑系统。

冠梁围檩设计（1）计算参数Tmax ＝数据001kN/m ，支点间距L=数据002m ，γ0=数据003M max =1.35×γ0×Tmax ×L 2/12＝数据004kN ·m（2）受弯截面计算设计梁规格：b=数据005,h=数据006， C35砼，HRB400级钢配筋，fc=16.7，fy=36020c M f bh α==数据007 γ=(0.51⨯+=数据008对称配筋A S =A S ’=0y M f h γ=数据009mm 2 实配2×数据010 C 数据011（三级钢）纵向钢筋，A S =数据012mm 2 ＞A S ，满足要求！（3）斜截面设计计算Vc = 0.5×1.35×γ0×Tmax ×L =数据013kN00.25CS c V f bh ==0.25×fc ×b ×h 0 =数据014kN >Vc截面满足要求按构造配置箍筋，实配φ8@150四肢箍混凝土支撑设计按轴压构件设计，T＝数据001kN/m，γ0=数据002，交角α=数据003°支点间距L＝数据004m，轴力N=1.35×T×γ0×L/sinα＝数据005kN设计主支撑梁:b=数据006,h=数据007，C35砼，HRB400级钢配筋，fc=16.7，fy=360梁长L＝数据008m主梁上荷载：自重W1=b×h×25=数据009kN/m，施工荷载W2=5.0kN/mW=W1+ W2=数据010kN/m制作偏心取L/1000，弯距：M max=1.35×γ0×W×L2/12+L×N/1000=数据011kN·m配筋计算：l0/h=数据012e0=M/N=数据013mme a =h/30=数据014mme i =49.99+20=数据015mm10.5/fcbh N ζ==数据01602 1.150.01l hζ=-=数据01720120111400i l e h h ηξξ⎛⎫=+= ⎪⎝⎭数据018 0c N f bh ξ==数据0190.518b ξ>= 为小偏心受压构件。

基坑内支撑轴力计算公式基坑支撑轴力计算公式是基于尼尔森-牛顿第二定律，考虑到地质条件、支撑方式、土体参数等因素，用来评估基坑支撑系统的稳定性和安全性。

其计算过程需要考虑支撑材料的应力-应变关系、土体应力分布、地下水压力等要素。

以下是基坑支撑轴力计算公式的详细解析和应用。

一、基坑支撑平衡条件：基坑支撑平衡条件是保证支撑系统内力平衡的基本条件。

对于简单的基坑支撑问题，可以根据力的平衡条件来计算支撑轴力。

支撑系统内力平衡方程为：ΣF=0其中，ΣF为支撑轴力的合力。

根据支撑材料的应力-应变关系以及土体力学参数，可以进一步列出支撑轴力的计算公式。

二、基坑支撑轴力计算公式：1.桩木支护法：对于桩木支护法的基坑，由于支撑材料桩木的刚度相对较大，可以忽略土体的刚度，支撑轴力由桩木传递。

支撑轴力计算公式如下：N=V/Nc其中，N为支撑轴力，单位为kN；V为地下水压力，单位为kPa；Nc为桩材材料特性指标，单位为kN/kPa。

2.土钉支护法：土钉支护法是一种常见的基坑支撑方式，其支撑轴力由土钉和土体之间的摩擦力传递。

支撑轴力计算公式如下：N=(τ-σ)A其中，N为支撑轴力，单位为kN；τ为土钉与土体之间的摩擦力，单位为kPa；σ为土体的有效应力，单位为kPa；A为土钉截面积，单位为m²。

3.垂直支撑法：垂直支撑法是一种常用于较小深度基坑的支撑方式，其支撑轴力主要由支撑材料对土体的压力传递。

支撑轴力计算公式如下：N=P其中，N为支撑轴力，单位为kN；P为支撑材料对土体的压力，单位为kPa。

三、基坑支撑轴力计算应用：基坑支撑轴力计算需要根据具体的支撑方式、土质条件和地下水情况进行合理选择和计算。

在实际应用中，可以结合现场调查数据、试验数据和相关规范的规定进行具体计算。

此外，基坑支撑轴力计算还需要考虑土体的应力分布、支撑材料的特性以及土体和支撑材料之间的相互作用等因素。

总之，基坑支撑轴力计算是保证基坑支撑系统稳定和安全的重要环节，需要结合实际情况和相关规范进行合理选择和计算。

基坑工程监测中钢筋混凝土支撑轴力测试计算方法近年来，在城市化进程加速的背景下，钢筋混凝土支撑在基坑工程中得到了广泛的应用。

由于支撑的安全性关系到基坑工程的整体质量，因此，在建设过程中对支撑轴力进行监测至关重要。

一、钢筋混凝土支撑轴力监测的重要性支撑轴力测试是基坑监测的重要内容之一，其主要目的是确保支撑的受力状态和初始状态相符，并能够掌握支撑的变形状况，从而提高支撑的安全性。

二、钢筋混凝土支撑轴力测试的方法（一）测点布设及标志测点布设应根据支撑的结构形式及其受力状态，选择合适的测点位置，同时测点的位置、编号、类型等均应标记明确。

（二）支撑轴力测试设备进行支撑轴力测试需要用到测力仪、拉力计、称重传感器等设备，在选择使用设备时，需要先明确测试的精度及可靠性等要求。

（三）测试步骤1、在测量前需要确定测试箱，对测试点位置进行标记，同时进行测试前的准备工作。

2、进行测量时，应按照预定的测量点位置依次测试，并将测得的数据记录下来。

3、测试结束后，根据数据计算支撑的轴力，并分析结果的有效性。

三、钢筋混凝土支撑轴力测试计算方法（一）确定支撑轴力计算的方式根据结构形式和受力状态的不同，确定支撑轴力的计算方式，其中影响轴力大小的因素有：支撑的高度、支撑的长度、拉杆的数量、拉杆的直径、底部的支撑面积等。

（二）计算支撑的轴力大小支撑轴力大小的计算公式为：F=Q/M其中，F为支撑轴力大小，单位为kN；Q为支撑的荷载，单位为N；M为轴距，单位为m。

四、总结在建设过程中，对支撑轴力进行监测可以提高工程的质量和安全性。

在进行监测时，需要注意测点的布设及标志、测试设备的选择使用及测试步骤的严密性。

在计算支撑轴力大小时，需要根据结构形式和受力状态的不同，合理确定计算方式，并严格按照公式进行计算。

深基坑钢管支撑轴力监测分析发表时间：2016-12-06T15:39:17.973Z 来源：《基层建设》2015年第35期作者：汤智全[导读] 摘要：随着城市建设用地的紧张，建筑工程开始向纵深向发展，对地下空间的利用十分重要，因此带来了深基坑技术的不断发展。

上海市政工程设计研究总院集团佛山斯美设计院有限公司 528200摘要：随着城市建设用地的紧张，建筑工程开始向纵深向发展，对地下空间的利用十分重要，因此带来了深基坑技术的不断发展。

目前，深基坑支护技术无论在安全还是在经济方面都有了很大程度的提高，在支护的形式中也越来越多样，其中钢管支撑能够处理较复杂的深基坑，所以得到了广泛的应用。

本文笔者结合经验对钢管支撑的安装和监测做了系统的介绍，并对钢管支撑轴力监测进行分析。

关键词：建筑工程；深基坑；钢管支撑；轴力监测；监测分析0.引言目前，广东地区深基坑工程越来越多，且珠三角地区地质情况复杂，含有大量的流塑状淤泥质土层，承载力较低，还存在透水性较强的粉砂层，都不利于基坑施工。

为了保证其施工安全，人们逐渐意识到监测的重要性。

在深基坑开挖过程中，开挖使得土体改变了原来的应力状态，从而引起土体的变形，尽管人们不断的发展基坑支护技术，但这些支护措施，都不能完全保证土体不发生变形，那么不可避免的这些支护结构也会产生变形[1]。

这些变形主要包括支撑结构和周围土体的侧向位移和纵向上的沉降以及基坑内土体的隆起。

如果这些变形量超过一定的范围，就会对支撑结构造成巨大的损害，从而危及整个基坑的安全，甚至是周围建筑的安全。

因此，在深基坑开挖的全过程中，需要时刻监测支撑结构的变形，周围土体的变形以及临近建筑物、地下管线的变形，只有全方位的了解工程的变化，才能保证基坑的安全和工程的顺利实施[2]。

1.钢管支撑的安装在深基坑开挖时，一般采用分段分层式开挖，每段开挖的长度控制在18~25m之间。

开挖深度到达设计支撑位置以下时，应停止开挖，避免超挖现象的产生。