基坑支护结构设计

第四节 基坑支护结构设计
单支点深埋板桩计算
第四节 基坑支护结构设计
2.假设在C点切开，认为AC段为一简支梁， 即等值梁AC。根据平衡方程计算支点反
力T和C点剪力P0。
3.取板桩墙下段CE为隔离体，可求出有效 嵌固深度t
ME 0
t
6P0
(K p Ka )
而板桩墙在基坑底以下的入土深度D
Dm in
基坑侧壁安全等级（据《建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）》）
安全等级
破坏后果
一级 二级 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 地下结构施工影响很严重
支护结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环境及 地下结构施工影响一般
支护结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环境及 地下结构施工影响不严重
第四节 基坑支护结构设计
一、 基坑支护工程设计原则 1、在满足支护结构自身强度、稳定性和变
形要求的同时，确保周围环境的安全； 2、在保证安全可靠的前提下，结构设计方
案应具有较好的技术经济和环境效应； 3、为基坑支护工程施工和基础施工提供最
大限度的施工方便，并保证施工安全。
第四节 基坑支护结构设计 基坑侧壁的安全等级按破坏后果分为三级
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二、设计所需资料 支护体系设计前应具有下列资料： （1） 岩土工程勘察报告； （2） 建筑总平面图、地下结构基础平面
图和剖面图，地下管线分布图； （3） 邻近建筑和地下设施的类型及周边
环境状况的资料； （4） 基坑工程场地的工程地质和水文地
质资料；
第四节 基坑支护结构设计
第四节 基坑支护结构设计
C点为净土压力零点，距坑底以下的深度为
x，则CE为墙的嵌固深度，用t表示。E点
土压力难以计算，通常用作用于E点的集 中力P表示。这样由板桩墙底部E点的力 矩平衡条件
ME 0
(H
ha
x
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t)Ea
t 3
Ep
0
EP
1 2
(K p
Ka )t 2
t3 6Ea t 6(H x ha )Ea 0
5.土建设计和施工对基坑支护结构的要求。 基坑工程体系设计内容 （1） 支护体系的方案比选； （2） 支护结构的强度、稳定和变形计算（对锚
撑结构，包括锚固体系或支撑体系）； （3） 基坑土体内外的稳定性验算； （4）止水帷幕结构的设计及支护结构抗渗计算； （5） 基坑挖土施工组织设计； （6） 监测设计及应急措施的制定。
(Kp Ka)
(Kp Ka)
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的插入深度Dmin应为 ：
Dm in
x
K
' t
.t
插入深度增大系数，通常取1.1～1.4。
板桩墙最大弯矩应在剪力为零处，设剪力 零点距压力零点距离
例一：
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四、单层支锚板桩墙计算 1.入土较浅时单支点板桩墙支护结构计算： 当板桩墙入土深度较浅时，板桩墙前侧的
0
第四节 基坑支护结构设计
ks mz
EI
d4y dz 4
m.z.b.y eabs
0
求解可得到支护结构的内力和变形，通常 可用杆系有限元法求解。首先将支护结 构进行离散，支护结构采用梁单元，支 撑或锚杆用弹性支撑单元，外荷载为支 护结构后侧的主动土压力和水压力，其 中水压力既可单独计算，即采用水土分 算模式，也可与土压力合并计算，即水 土合算模式
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第四节 基坑支护结构设计 三、悬臂式板桩墙计算 悬臂式板桩（地下连续墙）常采用布鲁姆 （H.Blum）简化计算法 :
悬臂式板桩墙
Ea
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假设它绕嵌固点E转动，则E点以上墙后为 主动土压力墙前为被动土压力；E点以下 则相反，墙后为被动土压力，墙前为主 动土压力，如图6-13（b）所示。将墙前 后土压力叠加，即可得到如图6-13（c） 所示的净土压力分布。墙背的净主动土 压力合力用 Ea 表示，该合力作用点距地 面为 ha ；墙前底部出现的净被动土压力 合力力用 Ep表示。
x
K
' t
.t
4.由等值梁AC求算最大弯矩。
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五、多支点板桩墙计算 当土质较差，基坑又较深时，通常采用多
层支锚结构，支锚层数及位置则根据土 层分布及性质、基坑深度、支护结构刚 度和材料强度以及施工要求等因素确定。 1）连续梁法
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多支撑支护结构可作为刚性支承（支座无 位移）的连续梁，应按以下各施工阶段 的情况分别计算。
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从规划、设计到施工监测应包括： （1）基坑内建筑场地勘察和基坑周边环 境勘察 ； （2）支护体系方案技术经济比较和选型； （3）支护结构的强度、稳定和变形以及 基坑内外土体的稳定性验算； （4）基坑降水和止水帷幕设计以及支护 墙的抗渗设计； （5）基坑开挖施工方案和施工检测设计。
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3.弹性支点法
弹性支点法，又称为弹性抗力法、地基反
力法。其计算方法如下： A 基坑开挖面以下的 x 支 k护s y 结构受到的土体
抗力用弹簧模拟：
B 支锚点按刚度系数为的弹簧进行模拟。
以m法为例，基坑支护结构的基本挠曲微分 方程为：
EI
d4y dz 4
ks .b.y
eabs
如：在设置支撑C以前的开挖阶段： 板桩墙是具有三个支点的连续梁，三个支
点分别为A、B及净土压力零点。
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2.支撑荷载1／2分担法 对多支点的支护结构，若支护板桩墙后的
主动土压力分布采用太沙基一佩克假定， 每道支撑或拉锚所受的力是相应于相邻 两个半跨的土压力荷载值 ；按连续梁计 算。
被动土压力全部发挥，板桩墙的底端可 能有少量向前位移的现象发生。此时板 桩墙前后的被动和主动土压力对支锚点 的力矩相等，板桩墙体处于极限平衡状 态，板桩墙可看做在支锚点铰支而下端 自由的结构。
第四节 基坑支护结构设计 取单位计算宽度板桩墙分析，先假设板桩
墙的入土嵌固深度 D，根据对支点A的力
矩平衡条件求得：
T Ea1 Ea2 E p
M Ea1 M Ea2 M Ep 0
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2. 入土较深时单支点板桩墙支护结构计算 等值梁法应用于单支点板桩墙计算步骤如
下： 1.确定正负弯矩反弯点的位置。实测结果 表明净土压力为零点的位置与弯矩零点 位置很接近，因此可假定反弯点就在净 土压力为零点处。