基坑支护工程-基坑支护荷载计算.ppt

深基坑工程深基坑工程深深 基基 坑坑 工工 程程基坑支护荷载计算1.深基坑工程深基坑工程第二章第二章 作用于支作用于支护结护结构的荷构的荷载载一、荷一、荷载载分分类类荷荷载载分分类类永久荷永久荷载载：土体自重、土：土体自重、土压压力力可可变变荷荷载载：汽：汽车车、吊、吊车车、堆、堆载载偶然荷偶然荷载载：地震力、爆炸力、撞：地震力、爆炸力、撞击击力力1.1.荷荷载载分分类类2.深基坑工程深基坑工程2.2.作用于支作用于支护结护结构上的荷构上的荷载载作用于支作用于支护结护结构的荷构的荷载载土土压压力力建筑物、建筑物、结结构物荷构物荷载载支支护结护结构构为为主体一部分，考主体一部分，考虑虑地震力地震力水水压压力力施工荷施工荷载载温度引起的附加荷温度引起的附加荷载载3.3.基坑基坑设计设计基本要求基本要求（1 1）承）承载载能力极限状能力极限状态态：支：支护结护结构达到最大承构达到最大承载载能力或土体失能力或土体失稳稳、过过大大变变形形导导致支致支护结护结构和周构和周边环边环境破坏。境破坏。（2 2）正常使用极限状）正常使用极限状态态：支：支护结护结构的构的变变形妨碍地下形妨碍地下结结构施工，或者影响周构施工，或者影响周边边环环境的正常使用功能。境的正常使用功能。支支护结护结构均构均应进应进行承行承载载能力极限状能力极限状态态的的设计计设计计算，一算，一级级基坑和基坑和对变对变形有形有限定的二限定的二级级基坑，基坑，还还要要进进行支行支护结护结构和周构和周边环边环境的境的变变形形计计算。算。3.深基坑工程深基坑工程二、土二、土压压力力建筑物填土挡土墙地下室地下室 外墙桥台道路挡土墙4.深基坑工程深基坑工程主主动动土土压压力和被力和被动动土土压压力的力的产产生，前提条件是生，前提条件是支支护结护结构存在位移构存在位移；当支当支护结护结构构没有位移没有位移时时，则则土土对对支支护结护结构的构的压压力力为为静止土静止土压压力力。土土压压力的分布与支点的力的分布与支点的设设置及其数量都有关系；置及其数量都有关系；悬悬臂支臂支护桩护桩土土压压力的力的实实测值测值与按朗肯公式与按朗肯公式计计算算值值的的对对比，非挖土比，非挖土侧实测侧实测土土压压力小于朗肯主力小于朗肯主动动土土压压力，即力，即计计算算结结果偏大果偏大。土的内聚力土的内聚力C C、内摩擦角、内摩擦角值值可根据下列可根据下列规规定适当定适当调调整：整：在在井点降低地下水井点降低地下水范范围围内，当地面有排水和防渗措施内，当地面有排水和防渗措施时时，值值可提可提高高20%20%；在在井点降水土体固井点降水土体固结结的条件下，可考的条件下，可考虑虑土与支土与支护结护结构构间侧间侧摩阻力影摩阻力影响，响，将土的内聚力将土的内聚力c c提高提高20%20%。5.深基坑工程深基坑工程1.1.静止土静止土压压力力z地下室 外墙静止土压力强度（kN/m2)（经验公式）静止土静止土压压力合力大小力合力大小HP0(kN/m)H/3三角形形心处，距底面 H/3处或查表K K0 0 静止土压力系数作用点位置作用点位置6.深基坑工程深基坑工程2.2.主主动动土土压压力（无粘性土）力（无粘性土）zHPaH/3墙体移动方向（离开土体）Ka主动土压力系数，KaK0三角形形心处，距底面 H/3处方向方向水平作用点位置作用点位置主主动动土土压压力合力大小力合力大小7.深基坑工程深基坑工程3.3.被被动动土土压压力（无粘性土）力（无粘性土）zHPpH/3墙体移动方向（挤压土体）Kp被动土压力系数。KaK0Kp三角形形心处，距底面 H/3处方向方向水平作用点位置作用点位置被被动动土土压压力合力大小力合力大小8.深基坑工程深基坑工程4.4.主主动动土土压压力、被力、被动动土土压压力、静止土力、静止土压压力关系力关系土土压压力力P P位移位移PaP0PpPaP0Pp9.深基坑工程深基坑工程5.5.朗肯土朗肯土压压力理力理论论 假假设设：墙墙背垂直、光滑、背垂直、光滑、墙墙后填土水平。后填土水平。10.深基坑工程深基坑工程主主动动土土压压力力强强度度主主动动土土压压力系数力系数被被动动土土压压力力强强度度被被动动土土压压力系数力系数极限平衡条件极限平衡条件（1 1）主）主动动土土压压力力11.深基坑工程深基坑工程Hp0ABA A点点B B点点如果如果 p0=0A A点点B B点点位于如果如果 C=0(无粘性土）无粘性土）A A点点B B点点PaPa土土压压力合力力合力Pa压压力力图图形面形面积积（三角形或梯形）P0=0时时均均质质土土12.深基坑工程深基坑工程成成层层土土P0BCH1H2A主主动动土土压压力合力？力合力？13.深基坑工程深基坑工程墙墙后填土有地下水后填土有地下水BCH1H2Az0土压力合力压压力力图图形面形面积积水压力合力排水口14.深基坑工程深基坑工程已知条件如已知条件如图图求：作用在求：作用在墙墙上的主上的主动动土土压压力力Pa0.546m4.2Pa1.82例例 题题15.深基坑工程深基坑工程解：解：主主动动土土压压力合力力合力Pa作用点：作用点：方方 向：水平向：水平例例 题题16.深基坑工程深基坑工程（2 2）被）被动动土土压压力力Hp0ABA A点点B B点点如果如果 p0=0A A点点B B点点如果如果C=0(无粘性土）无粘性土）A A点点B B点点PpPp土土压压力合力力合力Pp土土压压力方向力方向水平水平土土压压力作用点力作用点土土压压力分布力分布图图形形心形形心 压压力力图图形面形面积积（三角形或梯形）（三角形或梯形）17.深基坑工程深基坑工程6.6.库伦库伦土土压压力力（1 1）思路：）思路：（2 2）假定）假定 把墙后达到极限平衡的滑动土楔体视为刚体，从滑动土楔体的静力平衡条件得出土压力理论。（1 1）填土无粘性）填土无粘性(C=0)（2 2）滑）滑动动面面为为一通一通过墙过墙踵的平面踵的平面18.深基坑工程深基坑工程（3 3）主）主动动土土压压力力P Pa a（属平面应变问题，取1m长分析）ABC破坏面与水平面的破坏面与水平面的夹夹角角WP墙墙土土间间摩擦角，摩擦角，也称也称为为外摩擦角外摩擦角土的内摩擦角土的内摩擦角填土坡角填土坡角W土楔体自重土楔体自重 W W，大小、方向，大小、方向已知已知RR破坏面破坏面BCBC上的反力上的反力 R R，大小，大小未知未知，方向方向已知已知P土土压压力力 P P，大小，大小未知未知，方向，方向已知已知墙墙背背倾倾角角19.深基坑工程深基坑工程WRP由正弦定理由正弦定理ABCWPRDH由正弦定理由正弦定理20.深基坑工程深基坑工程WRPABCWPRD即即其中其中是是假假设设的滑的滑动动面与水平面的面与水平面的夹夹角角H21.深基坑工程深基坑工程求极求极值值，令令求出破坏角代入上式得得即即土土压压力力强强度度（沿（沿墙墙高）三角形分布高）三角形分布22.深基坑工程深基坑工程（2 2）被）被动动土土压压力力P Pp pABCWPRABCWPRWPR得得若若与朗肯公式相同23.深基坑工程深基坑工程朗肯土朗肯土压压力理力理论论：根据半无限根据半无限弹弹性体的极限平衡条件求出土性体的极限平衡条件求出土压压力力因此，假定因此，假定墙墙背垂直、光滑、背垂直、光滑、墙墙后填土水平后填土水平 因不计墙土间摩阻力，求得的Pa偏大，这在挡土 墙设计中是偏于安全的，求得的Pp偏小，这在桥台设计中也是偏于安全的。24.深基坑工程深基坑工程库仑库仑土土压压力理力理论论：根据根据墙墙后土楔体的极限平衡条件求出土后土楔体的极限平衡条件求出土压压力力因此，因此，墙墙背可以不垂直、不光滑、背可以不垂直、不光滑、墙墙后填土不水平后填土不水平但因假定破坏面是平面，与但因假定破坏面是平面，与实际实际的曲面有出入。的曲面有出入。通常，计算主动土压力误差在210%，满足工程所需的精度要求；但被动土压力计算结果误差较大。并且，上面的公式只适用于无粘性土。并且，上面的公式只适用于无粘性土。25.深基坑工程深基坑工程三、特殊情况下土三、特殊情况下土压压力的力的计计算算1 1、地面局部荷、地面局部荷载载（1 1）集中荷）集中荷载载按布辛奈斯克解：按布辛奈斯克解：Spangler修正解修正解：26.深基坑工程深基坑工程（2 2）线线荷荷载载按布辛奈斯克解：按布辛奈斯克解：实测实测修正解修正解：27.深基坑工程深基坑工程近似解：近似解：28.深基坑工程深基坑工程（3 3）条形荷）条形荷载载按太沙基公式修正解：按太沙基公式修正解：朗肯近似解朗肯近似解：29.深基坑工程深基坑工程地面附加荷地面附加荷载传载传至至n n层层土底面的土底面的竖竖向荷向荷载载q qn n（1 1）地面）地面满满布均布荷布均布荷载载q q0 0时时，任何，任何土土层层底面底面处处：（2 2）离开）离开挡挡土土结结构距离构距离为为a a时时 30.深基坑工程深基坑工程(3)(3)作用在面作用在面积为积为 与与挡挡土土结结构平行）的地面荷构平行）的地面荷载载，离开，离开挡挡土土结结构距构距离离时时。31.深基坑工程深基坑工程四、水四、水压压力力水水压压力，主要力，主要根据土根据土质质情况情况确定如何考确定如何考虑虑水水压压力的力的问题问题 。对对于于粘性土粘性土，土壤的透水性，土壤的透水性较较差，此粘性土差，此粘性土产产生的生的侧侧向向压压力可采用力可采用水水土合算土合算的方法，即的方法，即侧压侧压力力为为相相应应深度深度处竖处竖向土向土压压力与水力与水压压力之和乘以力之和乘以侧压侧压力系数。力系数。对对于于砂性土砂性土，采用，采用水土分算水土分算，即，即侧压侧压力力为为相相应应深度深度处竖处竖向土向土压压力乘以力乘以侧压侧压力系数与力系数与该该深度深度处处水水压压力之和。力之和。32.深基坑工程深基坑工程对对比比砂土砂土简简化化计计算，将水算，将水压压力与土力与土压压力分力分别别计计算，并把水看作是：算，并把水看作是：主主动压动压力力=静止静止压压力力=被被动压动压力力=33.深基坑工程深基坑工程悬悬臂支臂支护桩护桩土土压压力分布力分布34.深基坑工程深基坑工程35.深基坑工程深基坑工程36.深基坑工程深基坑工程37.深基坑工程深基坑工程38.深基坑工程深基坑工程39.深基坑工程深基坑工程40.深基坑工程深基坑工程41.深基坑工程深基坑工程42.深基坑工程深基坑工程43.深基坑工程深基坑工程44.深基坑工程深基坑工程45.深基坑工程深基坑工程46.深基坑工程深基坑工程47.深基坑工程深基坑工程48.深基坑工程深基坑工程49.深基坑工程深基坑工程50.深基坑工程深基坑工程51.深基坑工程深基坑工程52.