悬臂式和单层支护结构设计PPT课件
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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；
• 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。
• 式中
Tc1 ha1
Eac hp1 hT1 hc1
E pc
• Eac——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；
• ha1 ——合力Eac作用点至弯矩零点的距离； • Epc——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；
• hp1 ——合力Epc作用点至弯矩零点的距离；
• hT1 ——支点至基坑底面的距离； • hc1 ——基坑底面至弯矩零点位置的距离。
用等值梁法计算单锚支护结构的步骤
• （4）嵌固深度设计值hd可按下式确定
hp Epj Tc1(hT1 hd ) 1.2 0haEai 0
• （5）计算内力和配筋 • 单层支撑支护结构的最大弯矩发生在剪力V=0处，应根据土压力平
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
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
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。
衡，求得V=0处的位置y,由MD=0可得Mmax 。弯矩图可按静力 平衡条件求得。 • 配筋应满足下式要求。可以分段配筋，也可按最大弯矩断面通长配 筋。
• • • 式中
1.25γ0Mc<Mu 1.25γ0Vc<Vu
• 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
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；
• （2）根据下式确定基坑底面以下弯矩零点位置至
基坑底面的距离hc1。
•
ea1k=ep1k
• ea1k——水平荷载标准值；
• ep1k——水平抗力标准值；
用等值梁法计算单锚支护结构的步骤
• （3）支点力Tc1可按下式计算
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。
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பைடு நூலகம்矩值， 进行配筋设计或承载力计算，计算支护结构顶端 位移。
• 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。
•
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
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。
1.2 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；
• 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。
• 式中
Tc1 ha1
Eac hp1 hT1 hc1
E pc
• Eac——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；
• ha1 ——合力Eac作用点至弯矩零点的距离； • Epc——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；
• hp1 ——合力Epc作用点至弯矩零点的距离；
• hT1 ——支点至基坑底面的距离； • hc1 ——基坑底面至弯矩零点位置的距离。
用等值梁法计算单锚支护结构的步骤
• （4）嵌固深度设计值hd可按下式确定
hp Epj Tc1(hT1 hd ) 1.2 0haEai 0
• （5）计算内力和配筋 • 单层支撑支护结构的最大弯矩发生在剪力V=0处，应根据土压力平
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
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
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。
衡，求得V=0处的位置y,由MD=0可得Mmax 。弯矩图可按静力 平衡条件求得。 • 配筋应满足下式要求。可以分段配筋，也可按最大弯矩断面通长配 筋。
• • • 式中
1.25γ0Mc<Mu 1.25γ0Vc<Vu
• 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
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；
• （2）根据下式确定基坑底面以下弯矩零点位置至
基坑底面的距离hc1。
•
ea1k=ep1k
• ea1k——水平荷载标准值；
• ep1k——水平抗力标准值；
用等值梁法计算单锚支护结构的步骤
• （3）支点力Tc1可按下式计算
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。
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பைடு நூலகம்矩值， 进行配筋设计或承载力计算，计算支护结构顶端 位移。
• 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。
•
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
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。