悬臂支护结构设计计算书
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悬臂支护结构设计计算书
计算依据：
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著
4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著
5、《土力学与地基基础》
一、参数信息
1、基本参数
支护桩材料 钢桩 支护桩间距ba(m) 0.13
支护桩嵌入土深度ld(m) 2 基坑开挖深度h(m) 4
基坑外侧水位深度ha(m) 0.8 基坑内侧水位深度hp(m) 1.2
支护桩在坑底处的水平位移量υ(mm) 12
2、土层参数
土层类型 土厚度h(m) 土重度γ(kN/m3
) 粘聚力c(kPa) 内摩擦角φ(°) 饱和土重度
γsat(kN/m3
) 水土分算
填土 1 18 12 15 20 否
粘性土 4 18 25 25 22 是
粘性土 6 20 30 30 22 是
3、荷载参数
类型 荷载q(kpa) 距支护边缘的水平
距离a(m) 垂直基坑边的分布
宽度b(m) 平行基坑边的分布
长度l(m) 作用深度d(m)
满布荷载 20 / / / /
条形局部荷载 50 0.5 0.5 / 0
4、计算系数
结构重要性系数γ0 1 综合分项系数γF 1.25
嵌固稳定安全系数Ke 1.2 圆弧滑动稳定安全系数Ks 1.3
二、土压力计算
土压力分布示意图
附加荷载布置图
1、主动土压力计算
1）主动土压力系数
K
a1=tan2(45°- φ
1/2）= tan2(45-15/2)=0.589；
K
a2=tan2(45°- φ
2/2）= tan2(45-15/2)=0.589；
K
a3=tan2(45°- φ
3/2）= tan2(45-15/2)=0.589；
K
a4=tan2(45°- φ
4/2）= tan2(45-25/2)=0.406；
K
a5=tan2(45°- φ
5/2）= tan2(45-25/2)=0.406；
K
a6=tan2(45°- φ
6/2）= tan2(45-30/2)=0.333；
2）土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土：0-0.5m
H
1'=[∑γ
0h
0+∑q
1]/γ
i=[0+20]/18=1.111m
P
ak1上 =γ
1H
1'K
a1-2c
1K
a10.5=18×1.111×0.589-2×12×0.5890.5=-6.64kN/m2
P
ak1下 =γ
1(h
1+H
1')K
a1-2c
1K
a10.5=18×(0.5+1.111)×0.589-2×12×0.5890.5=-1.339kN/m2
第2层土：0.5-0.8m H
2'=[∑γ
1h
1+∑q
1+∑q
1b
1/(b
1+2a
1)]/γ
i=[9+20+16.667]/18=2.537m
P
ak2上 =γ
2H
2'K
a2-2c
2K
a20.5=18×2.537×0.589-2×12×0.5890.5=8.478kN/m2
P
ak2下
=γ
2(h
2+H
2')K
a2-2c
2K
a20.5=18×(0.3+2.537)×0.589-2×12×0.5890.5=11.659kN/m2
第3层土：0.8-1m
H
3'=[∑γ
2h
2+∑q
1+∑q
1b
1/(b
1+2a
1)]/γ
sati=[14.4+20+16.667]/20=2.553m
P
ak3上 =γ
sat3H
3'K
a3-2c
3K
a30.5=20×2.553×0.589-2×12×0.5890.5=11.655kN/m2
P
ak3下
=γ
sat3(h
3+H
3')K
a3-2c
3K
a30.5=20×(0.2+2.553)×0.589-2×12×0.5890.5=14.011kN/m2
第4层土：1-2m
H
4'=[∑γ
3h
3+∑q
1+∑q
1b
1/(b
1+2a
1)]/γ
sati=[18.4+20+16.667]/22=2.503m
P
ak4上
=[γ
sat4H
4'-γ
w(∑h
3-h
a)]K
a4-2c
4K
a40.5+γ
w(∑h
3-h
a)=[22×2.503-10×(1-0.8)]×0.406-2×25×0.40
60.5+10×(1-0.8)=-8.314kN/m2
P
ak4下
=[γ
sat4(H
4'+h
4)-γ
w(∑h
3-h
a)]K
a4-2c
4K
a40.5+γ
w(∑h
3-h
a)=[22×(2.503+1)-10×(2-0.8)]×0.406-2
×25×0.4060.5+10×(2-0.8)=6.558kN/m2
第5层土：2-5m
H
5'=[∑γ
4h
4+∑q
1]/γ
sati=[40.4+20]/22=2.745m
P
ak5上
=[γ
sat5H
5'-γ
w(∑h
4-h
a)]K
a5-2c
5K
a50.5+γ
w(∑h
4-h
a)=[22×2.745-10×(2-0.8)]×0.406-2×25×0.40
60.5+10×(2-0.8)=-0.213kN/m2
P
ak5下
=[γ
sat5(H
5'+h
5)-γ
w(∑h
4-h
a)]K
a5-2c
5K
a50.5+γ
w(∑h
4-h
a)=[22×(2.745+3)-10×(5-0.8)]×0.406-2
×25×0.4060.5+10×(5-0.8)=44.403kN/m2 第6层土：5-6m
H
6'=[∑γ
5h
5+∑q
1]/γ
sati=[106.4+20]/22=5.745m
P
ak6上
=[γ
sat6H
6'-γ
w(∑h
5-h
a)]K
a6-2c
6K
a60.5+γ
w(∑h
5-h
a)=[22×5.745-10×(5-0.8)]×0.333-2×30×0.33
30.5+10×(5-0.8)=35.478kN/m2
P
ak6下
=[γ
sat6(H
6'+h
6)-γ
w(∑h
5-h
a)]K
a6-2c
6K
a60.5+γ
w(∑h
5-h
a)=[22×(5.745+1)-10×(6-0.8)]×0.333-2
×30×0.3330.5+10×(6-0.8)=49.474kN/m2
3）水平荷载
临界深度：Z
0=P
ak4下h
4/(P
ak4上+ P
ak4下)=6.558×1/(8.314+6.558)=0.441m；
第1层土
E
ak1=0kN；
第2层土
E
ak2=0kN；
第3层土
E
ak3=0kN；
第4层土
E
ak4=0.5P
ak4下Z
0b
a=0.5×6.558×0.441×0.13=0.188kN；
a
a4=Z
0/3+∑h
5=0.441/3+4=4.147m；
第5层土
E
ak5=h
5(P
a5上+P
a5下)b
a/2=3×(-0.213+44.403)×0.13/2=8.617kN；
a
a5=h
5(2P
a5上+P
a5下)/(3P
a5上+3P
a5下)+∑h
6=3×(2×-0.213+44.403)/(3×-0.213+3×44.403)+1=1.995m；
第6层土
E
ak6=h
6(P
a6上+P
a6下)b
a/2=1×(35.478+49.474)×0.13/2=5.522kN；
a
a6=h
6(2P
a6上+P
a6下)/(3P
a6上+3P
a6
下)=1×(2×35.478+49.474)/(3×35.478+3×49.474)=0.473m；
土压力合力：
E
ak=ΣE
aki=0+0+0+0.188+8.617+5.522=14.327kN；
合力作用点：
a
a=
Σ(a
aiE
aki)/E
ak=(0×0+0×0+0×0+4.147×0.188+1.995×8.617+0.473×5.522)/14.327=1.437m
；
2、被动土压力计算
1）被动土压力系数
K
p1=tan2(45°+ φ
1/2）= tan2(45+25/2)=2.464；
K
p2=tan2(45°+ φ
2/2）= tan2(45+30/2)=3；
K
p3=tan2(45°+ φ
3/2）= tan2(45+30/2)=3；
2）土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土：4-5m
H
1'=[∑γ
0h
0]/γ
i=[0]/18=0m
P
pk1上 =γ
1H
1'K
p1+2c
1K
p10.5=18×0×2.464+2×25×2.4640.5=78.486kN/m2
P
pk1下 =γ
1(h
1+H
1')K
p1+2c
1K
p10.5=18×(1+0)×2.464+2×25×2.4640.5=122.838kN/m2
第2层土：5-5.2m
