排桩(钻孔灌注桩)基坑围护计算书

M法计算书
土压力计算依据《上海市标准基坑工程设计规程》(DBJ08-61-97)。

1.地质勘探数据如下：
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序号 h(m) (kN/m3) C(kPa) (°) M值计算方法
1 1.90 19.00 18.00 20.00 7800.0 水土合算
2 1.29 18.70 18.00 20.00 7800.0 水土合算
3 5.00 17.50 16.00 14.00 4120.0 水土合算
4 3.34 16.90 11.00 10.00 2100.0 水土合算
5 3.99 19.70 42.00 20.00 10200.0 水土合算
6 4.89 18.90 7.00 31.50 17395.0 水土合算
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表中：h为土层厚度(m),为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),为内摩擦角(℃)
2.基底标高为-8.40m，
支撑分别设置在标高
计算标高分别为-8.40m处，
3.地面超载：
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序号布置方式作用标高m 荷载值kPa 距基坑边线m 作用宽度m
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基坑侧壁重要性系数为1.10,为一级基坑
采用单排桩
排桩直径为0.6m，砼标号为C30，桩间距为0.85m.
抗隆起、抗倾覆、抗渗流验算结果
按地基承载力验算抗隆起
基坑外侧支护结构底部至地面之间土层的加权重度1=18.17(kN/m3)
基坑内侧支护结构底部至坑底之间土体的加权重度2=18.37(kN/m3)
支护结构嵌入深度D=6.60(m)
基坑开挖深度h=8.40(m)
基坑地表附加荷载q=0.00(kPa)
坑底被动区附加荷载q pa=0.00(kPa)
支护结构底部滑裂面上地基土的粘聚力c=42.00(kPa)
支护结构底部滑裂面上地基土的内摩擦角=20.00°
Nq=6.40
Nc=14.83
计算的抗隆起安全系数为Kwz=[42.00×14.83+(18.37×6.60+0.00)×6.40]/[18.17×(8.40+6.60)+0.00]=5.13
达到规范规定安全系数2.50,合格!
按滑弧稳定验算抗隆起
围护墙底以上地基土各土层天然重度的加权平均值=18.23(kN/m3) 围护墙在基坑开挖面以下的入土深度D=6.60(m)
主动土压力系数Ka=tg2(45o-15.47o/2)=0.58
滑裂面上地基土的粘聚力加权平均值c=23.15(kPa)
滑裂面上地基土的内摩擦角加权平均值=0.27(弧度)
基坑开挖深度h0=8.40(m)
最下一道支撑距地面的深度h0'=8.40(m)
最下一道支撑面与基坑开挖面间的水平夹角a1=0.00(弧度)
以最下一道支撑点为圆心的滑裂面圆心角a2=3.14(弧度)
坑外地面荷载q=0.00(kPa)
q f=18.23×8.40+0.00=153.14(kPa)
M SL=0.5×(18.23×8.40+0.00)×6.602=3335.35(kN.m/m)
R3=8.40×6.60+(3.14-0.00)×6.602=192.29(m2)
R2=0.5×6.602×153.14+{3.14-0.00-0.5×[sin(2×3.14)-sin(2×0.00)]}
-1/3×18.23×6.603×
{sin2(3.14)×cos(3.14)-sin2(0.00)×cos(0.00)+2×[cos(3.14)-cos(0.00)]} =10326.84(kN.m/m)
R1=6.60×(18.23×8.402/2+0.00×8.40)+0.5×6.602×153.14×
[3.14-0.00+sin(3.14)×cos(3.14)-
sin(0.00)×cos(0.00)]-1/3×18.23×6.603×[cos3(3.14)-cos3(0.00)]
=18217.48(kN.m/m)
M RL=18217.48×0.58×tg(0.27)+10326.84×tg(0.27)+192.29×23.15
=10270.03(kN.m/m)
计算的抗隆起安全系数为:
K L=3.08=10270.03/3335.35=3.08
达到规范规定安全系数2.50,合格!
按经验公式计算基坑隆起量：
基坑开挖深度H=8.40(m)
地表超载q=0.00(kPa)
支护结构底部处土的粘聚力c=42.00(kPa)
支护结构底部处土的内摩擦角=20.00(°)
基坑外侧支护结构底部至地面之间土层的加权重度1=18.17(kN/m3)
基坑外侧坑底至地面之间土的加权重度2=18.01(kN/m3)
支护结构入土深度D=6.60(m)
基坑底最大隆起量=-291.67-25.21+141.02+172.01=0.01(mm)
验算抗倾覆稳定
最下一道支撑(若无支撑,则为桩顶)以下的主动土压力合力为Ea=951.05(kN/m)，合力标高为Elva=-9.43(m)
被动土压力合力为Ep=1504.14(kN/m)，合力标高为Elvp=-12.90(m)
最下一道支撑(若无支撑,则为桩顶)的标高为Elvs=0.00(m)
主动土压力对最下一道支撑产生的力矩为Moc=Ea×(Elvs-Elva)=951.05×
(9.43-0.00)=8970.47(kN.m/m)
被动土压力对最下一道支撑产生的力矩为Mrc=Ep×(Elvs-Elvp)=1504.14×
(12.90-0.00)=19408.13(kN.m/m)
计算的抗倾覆安全系数为:2.16
达到规范规定安全系数1.20,合格!
验算抗渗流稳定的公式为：
基坑外水位标高为Elvwout=-0.50(m)，基坑内水位标高为Elvwin=-10.30(m)
基坑内外水头差hw=Elvwout-Elvwin=-0.50-(-10.30)=9.80(m)
坑底标高为Elvebot=-8.40(m)，桩墙底标高为Elvpbot=-15.00(m)，桩墙宽度为Pw=0.60(m) 水的渗流路径长度L =(Elvwin-Elevpbot)+Pw+(Elvwout-Elevpbot )
=[-10.30-(-15.00)]+0.60+[-0.50-(-15.00)]
=19.80(m)
坑底土的渗流水力坡度i=hw/L=9.80/19.80=0.49
坑底土的浮重度'=6.90(kN/m3) （近似取坑底土的天然容重为其饱和容重）
坑底土的临界水力坡度ic='/w=6.90/10.=0.69
计算的抗渗流安全系数k=ic/i=0.69/0.49=1.39
计算的渗流稳定安全系数为：1.39
没有达到规范规定安全系数1.50,不合格!
内力及位移计算
采用m法计算
计算采用位移法有限元，单元最大长度为0.1m。

因为计算中有大量矩阵运算，故不提供计算过程。

共层支点，支点计算数据如下：
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序号水平间距(m) 倾角(度) 刚度(kN/m) 预加力(kN)
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共计算1个工况,各支点在各个工况中的支点力如下(单位为kN)：
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全部工况下各支点的最大轴力如下(单位为kN)：
各工况的最大内力位移如下：
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工况号桩顶位移最大位移最大正弯矩最大负弯矩最大正剪力最大负剪力
(mm) (mm) (kN-m) (kN-m) (kN) (kN)
1 349.00 349.00 0.0 -754.0 345.4 -197.2
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全部工况下的最大内力位移如下：
最大桩(墙)顶部位移为： 349.00 mm
最大桩(墙)位移为： 349.00 mm
最大正弯矩为： 0.00 kN-m
最大负弯矩为： -754.00 kN-m
最大正剪力为： 345.40 kN
最大负剪力为： -197.20 kN
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