第二章水平荷载与水平抗力标准值的计算

2.2水平荷载与水平抗力标准值的计算

2.2.1概述

基坑支护结构的荷载效应主要是侧向土压力，侧向土压力的计算模式有很多，主要采用的有以下两大类：

（1） 以朗肯（Rankine ）、库伦（Coulomb ）等理论公式计算土压力；使用

时应注意地基土的c 、φ的取、地面不规则几何形

状等对桩墙侧土压力的影响。

土压力和水压力可分开计算，也可合并计算；合并计算时地下水以下土的重度区饱和水重度，降水后涂层按稍湿状态考虑。对于粘性土，可忽略粘聚力，适当增加内摩擦角来计算。

（2） 有土压力计等测定换算的实测值为基础的土压力分布模型（图示

法）或侧压系数法，亦称用土压力系数计算的土压力，图示法中采用较多是

Terzaghi-peck 所建议的土压力分布模型法，如图 2.18所示。 缺图

（3） 基坑支护结构上的 主动土压力称为水平荷载，被动土压力成为水平

抗力都是很难精确确定的。

在基坑开挖深度以上的水平荷载，由于土体受到开挖面以上的水平荷载作用，往往产生一定的水平位移，支护结构总要产生转动或基坑内侧的移动，这些微小的转动或位移尽管可能无法达到使水平荷载从静止土压力下降到主动土压力所需要的位移量，但是足已接近，所以在设计计算时按主动土压力计算。根据现有基坑开挖面上土压力实测结果或是按主动土压力计算结构内力的实践均证明，以主动土压力系数作为自重应力下的侧压力系数计算开挖面以上的水平荷载是偏于安全的。

在基坑开挖深度以下的水平荷载的分布较在基坑开挖深度以上水平荷载的分布，无论从理论上或时在实践中，其实都更为困难，同时也是目前基坑支护结构设计争论较大的问题之一。工程实践表明，以传统的经典土压力理论计算是偏于保守的，经实践证明，基坑开挖深度以下的水平荷载可近似以（q h +γ）k 。计算。

在基坑开挖深度以下的水平抗力是在上述水平荷载作用下由弹性理论计算方法计算确定其分布形式，在极限条件下其值一般受上限被动土压力限定。

按照规程JGJ120—99，在计算及参数取值上采用直观、简单及偏于安全的方法，对于碎石土及砂土采用水土分算的形式，对于粉土及粘性土采用水土合算的形式，土的抗剪强度指标统一取为固结快剪指标且不考虑有效值的影响。

水平荷载标准值的计算

支护结构荷载标准值e ajk 应按当地可靠经验确定，当无经验时可按下列规定计算（图2.19）：缺图

（1） 对于碎石土及砂土：

①当

地下水位以上时按公式2-30计算： e ajk =σajk K ajk —2c ik ai K （2-30） （2-33）

②当计算点位于地下水位以下时按式2-31计算：

ajk e =ajk σK ai —2ik c ai K +[(i z —wa h )—（m j —h wa ）wa ηK ai ]γ

（2-31） ai K =2tan （45°—ik φ/2）(2-32)

式中K ai ——第i 层的主动土压力系数，按式2-32计算；

ik φ——三轴试验（当有可靠经验时可采用直接剪切试验）确定第i 层土固结不排水（快）剪内摩擦角标准值；

ajk σ——作用于深度z j 处的竖应力标准值；

ik c ——三轴试验（当有可靠经验时可采用直接剪切试验）确定第i 层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值；

j z ——计算点深度；

j m ——计算参数，当h z j <时，取j z ，j z >h 时，取h ；

wa h ——基坑外侧水位深度；

wa η——计算系数，当wa h =h 时，取1，当wa h >h 时，取零；

w γ——水的深度。

（2） 对于粉土及黏性土：

ajk e =ajk σai K —2ik c ai K （2-33）

（3） 当以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值小于零。

基坑外侧竖向应力标准值rk σ可按下列规定计算：

ajk σ=rk σ+k υσ+lk σ（2-34）

（1） 计算点深度j z 处自重竖向应力rk σ

① 计算点位于基坑开挖面以上时：

rk σ=mj γz j

式中mj γ——深度z j 以上土的加权平均天然重度。

② 计算点位于基坑开挖面以下时;

rk σ=mh γh

式中mh γ——开挖面以上土的加权平衡天然重度。

（2） 当支护结构外侧地面作用满布附加荷载q 0时（图2.20），基坑外侧任

意深度附加竖应力标准值k υσ可按式（2-35）确定：

k υσ=q 0

（3） 当局支护结构b 1外侧，地表作用有宽度为b 0的天性附加荷载q 1时（图2.21）， 基坑外侧深度CD 范围内的竖向应力标准值k 1σ可按式（2-36）确定：

k 1σ=q q 1

002b b b +（2-36） （4） 上述基坑外侧附加荷载作用于地表以下一定深度时，将计算点深度相应下移，其竖

向应力也可按上述规定确定。

2.2.3水平抗力标准值计算

基坑内侧水平标准值e pjk 宜按下列规定计算（图2.22）：

（1） 对于沙土及碎石土，基坑内侧抗力标准值按下列规定计算：

pjk e =pi pjk K σ+2pi K ik c +（z j —h wa ）（1—K pi ）w γ（2-37）

pjk σ=2tan （45°+2ik

φ）（2-39）

式中pjk σ——作用于基坑地面以下深度z j 处的竖向应力标准值，可按式（2-38）计算；