基坑支护设计计算书

桩 锚 设 计 计 算 书

一、计算原理

1.1 土压力计算

土压力采用库仑理论计算

1.1.1 主动土压力系数 ()2

sin sin cos cos ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣

⎡++=φδφδφa K 1.1.2 被动土压力系数 ()2

sin sin cos cos ⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡+-=φδφδφp K 1.1.3 主动土压力强度 a

a ajk K C hK e 2-=γ 1.1.4 被动土压力强度

p p pjk K C hK e 2+=γ

1.2 桩锚设计计算

1.2.1单排锚杆嵌固深度按照下式设计计算：

02.1)(011≥-++∑∑ai a d T c pj p E h h h T E h γ

式中，h p 为合力∑E pj 作用点至桩底的距离，∑E pj 为桩底以上基坑内侧各土层水平抗力

标准值的合力之和，T c1为锚杆拉力，h T1为锚杆至基坑底面距离，h d 为桩身嵌固深度， γ0为基坑侧壁重要性系数，h a 为合力∑E ai 作用点至桩底的距离，∑E ai 为桩底以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和。

1.2.2 多排锚杆采用分段等值梁法设计计算，对每一段开挖，将该段状上的上部支点

和插入段弯矩零点之间的桩作为简支梁进行计算，上一段梁中计算出的支点反力假定不变，作为外力来计算下一段梁中的支点反力，该设计方法考虑了实际施工情况。 1.3 配筋计算公式为：钢筋笼配筋采用圆形截面常规配筋，并根据桩体实际受力情况，适当减少受压面的配筋数。

s y cm cm s y A f A f A f A f 32/2sin 25.1++=π

παα

()t s y cm s r f Ar f KSM A παπαπ

ππαsin sin sin 323+-= αα225.1-=t

式中，K 为配筋安全系数，S 为桩距，M 为最大弯矩，r 为桩半径，f cm 和fy 分别为混

凝土和钢筋的抗弯强度，As 为配筋面积，A 为桩截面面积，α对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与2π的比值，用叠代法计算As 。

1.4 锚杆计算

1.4.1 锚杆截面积为：

α

δcos P D b b SR K A = 式中：K b 为锚杆面积安全系数，R D 为所需锚杆拉力，δP 为锚杆抗拉强度，α为锚杆与

水平线之间的夹角，S 为桩距。

1.4.2 锚杆自由段长度为：

()⎪⎭⎫ ⎝

⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=2135sin 245cos φαφ G A H L f 式中： H 为开挖深度，A 为土压力零点距坑底距离，D 为桩如土深度，G 为锚杆深度。

1.4.3 锚杆锚固段长度为：

α

cos u D m m F R K L = 式中：K m 为锚杆锚固长度安全系数，F u 为锚杆的极限锚固力，Fu=πD r q s ，D r 为锚固体

直径，q s 为土体与锚固体之间粘结强度，α为锚杆倾角。

1.4.4 锚杆总长度为：

m f L L L +=

1.5 支护结构稳定性验算：

1.5.1 围护结构内部稳定性验算：

按照E.Kranz 等效锚墙简易算法计算，要求安全系数k ≥1.5。计算公式如下：

5.11

1max 1≥=t s N R K 5.122max 2≥=

t s N R K 式中：K s1和K s2分别为第一、二道锚杆的稳定安全系数，R max1、R max2分别为第一、二道锚

杆按照力多边形求得的最大拉力，N t1、N t2分别为第一、二道锚杆的轴向设计拉力。

1.5.2 整体稳定性验算：

整体稳定性验算按照Bishop 法验算，要求安全系数ks ≥1.30。

()[]∑∑∑+-+=R e Q W m tg b u W

b C K i i i i i i i i i i

i s i /sin /αφ

s

i i i i K tg m αφαsin cos += 式中：W i 为土条重，u i 为土条的孔隙水压力，αi 为土条底面与水平线的夹角，Q i 为水平地震力荷载，e i 为地震力荷载距滑弧圆心垂距，b i 为土条宽度。

1.5.3 承载力稳定性验算：

承载力安全系数验算公式为：Ks 为安全系数，Ks ≥1.10～1.20。

()q

D H CN DN K c q s +++=γγ 式中：H 为开挖深度，D 为桩入土深度，q 为地面超载，N q 、Nc 为地基承载力系数，该系

数采用Prabdtl 公式计算：

()φπφtg q e tg N ⎪⎭⎫ ⎝

⎛+=2452 ()φctg N N q c 1-=

1.5.4 抗隆起验算：

采用经验公式验算：

54.004.05.0'637.05.120167.017.29---+⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=φγγδtg C H D H

式中：δ为基底隆起值（mm ），一般要求δ<0.5H/100，H ＇=H+q/γ（m ），H 为基坑开挖深度（m ），q 为地面超载（KPa ），D 为墙体入土深度（m ），C 、φ、γ分别为土体的粘聚力、内摩擦角和容重。

二、设计计算

Ⅰ区基坑支护设计计算书

---------------原始数据---------------

基坑深度[桩顶距坑底距离]/(m)=6.8 邻土面水位距桩顶距离/(m)=15 邻坑面水位距桩顶距离/(m)=15 地面均布荷载/(KPa)=200 桩嵌固深度安全系数=1.2 桩背与土的摩擦角系数[0-2/3]=.6

锚撑道数=1

锚杆钢筋安全系数=1.5

锚固长度安全系数=1.5

锚杆抗拉强度/(MPa)=1470

锚杆钻孔直径/(m)=.15

锚杆层号 锚杆距桩顶距离/(m) 锚杆与水平面夹角/(°) 锚固体与土体粘结强度/(MPa)

1 .

2 15 .1

土层编号 深度[距桩顶距离]/(m) γ/(KN/m^3) Ｃ/(KPa) Φ/(°) 1 4.5 20 0 30 2 10 20 15 22 3 22 20 0 40

---------------计算结果---------------

护坡桩设计：

桩嵌固深度=5.20(m) 设计桩长=12.00(m) 最大弯矩点距桩顶距离=4.30(m) 土压力零点距桩顶距离=7.98(m) 抗滑安全系数=2.11 设计最大弯矩=706.74(KN.m) 桩径=800[mm]

桩距=1.6[m]

按圆形截面配筋:

受拉面配筋数=9Φ25

受压面配筋数=7Φ22

箍筋直径Φ6.5，间距200mm