挡土灌注桩计算.doc

1、截面配筋简易计算
挡土灌注桩截面配筋计算利用等刚度的原则换算成等效矩形截面，设桩径D 等效矩形截面边长为b和d，则圆形截面和矩形截面惯性矩相等，
bd3/12=，并使b=h, b＝d＝0.876D

纵向受拉钢筋截面面积计算可按下式计算：

应该注意的是：采用等效矩形截面配筋的挡土混凝土灌注桩，成孔后吊放钢筋笼，受力纵筋应集中配置在桩的挡土面受拉区边缘处，防止钢筋笼错位或扭转，在基坑侧安放纵向构造钢筋，并在浇筑混凝土前做好隐蔽工程检查和记录。
另一侧受力钢筋按构造配筋即可，参见《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008 。

2、桩上部设土层锚杆的计算
土锚杆计算实例：某大厦高24层，地下室2~3层，基础挖土深度13m，土质为砂土和卵石，桩基采用直径800mm的人工挖孔的灌筑桩，桩距1.5m。工程施工场地狭窄，两面临街，一面紧靠民房，基础挖土不可能放坡大开挖，需用支护结构挡土，垂直开挖，但挡土板桩不能在地面进行拉结，如作为悬臂桩则截面不满足要求，且变形亦大，因此决定采用一道土锚杆拉结板桩。
1）土锚杆受力计算
根据地质资料和施工条件，确定如下参数：
a．土锚杆设置在地面下4.5m处，水平间距1.5m，钻孔的孔径为φ140mm，土锚杆的倾角13°；
b．地面均布荷载按10kN/m2计算；
c．计算主动土压力时，按照土层种类，土的平均重力密度γs＝19kN/m3，计算被动土压力时，根据土层情况，土的平均重力密度γp＝19.5kN/m3。主动土压力处土的内摩擦角φa＝40°，被动土压力处土的内摩擦角φp＝45°，土的内聚力c＝0。
主动土压力系数 Ka＝＝0.217
被动土压力系数 Kp＝＝5.83
①挡土板桩的入土深度计算：
按挡土板桩纵向单位长度计算，则主动土压力：
EA1＝γa（h＋t）2Ka
＝×19（13＋t）2×0.217
由地面荷载引起的附加压力：
EA2＝q（h＋t）Ka
＝10×（13＋t）×0.217
被动土压力：
Ep＝γpt2Kp
＝×19.5×t2×5.83

图1
ΣMB＝0得

解之，得t＝2.26m，取板桩入土深度为2.30m。
②计算土锚杆的水平拉力：
根据板桩入土深度t＝2.30m，则
EA1＝γa（h＋t）2Ka＝×19（13＋2.3）2×0.217＝482.5kN
EA2＝q（h＋t）Ka＝10×（13＋2.3）×0.217＝33.2kN
Ep＝γpt2Kp＝×19.5×2.32×5.83＝301kN
由ΣMD＝0可求出土锚杆所承受拉力T的水平分力Td：

将上述EA1、EA2、EP的数值代入，则求得：Td＝229.9kN
由于土锚杆的间距为1.5m，所以每根锚杆所承受拉力的水平分力为：Td1.5＝1.5×229.9＝344.8kN
2）土锚杆抗拔计算
土层锚杆锚固段所在的砂土层：
γ＝19kN/m3，φ＝370，K0＝1（静止土压力系数）
①求土锚杆的非锚固段长度（BF）：
由图1可知：
BE＝（13＋2.3－4.5）＝10.8tg26.5°＝5.38m
根据正弦定律：

∠BEF＝90°－=90°－=63.5°
∠BFE＝180°－α－63.5°＝180°－13°－63.5°＝103.5°
因此 BF＝＝4.95m
∴ 非锚固段长度为4.95m。
②求土锚杆的锚固段长度：
土锚杆拉力的水平分力Td1.5＝344.8kN,而土锚杆的倾角α＝13°，则该土锚杆的轴向拉力T＝344.8/cos13°＝353.kN。
由于该土锚杆非高压灌浆，按下式计算土体抗剪强度：
τz＝c＋k0γhtgφ
其中c是土的内聚力，γ为土层的重度，φ为该土层的内摩擦角假定锚固段长度为10m，图1中的O点为锚固段的中点，则

图1 锚固段长度计算简图

因此，最后确定取锚固段长度为12m。
3）钢拉杆截面选择：如钢拉杆选用1φ40，则其抗拉设计强度为：
As·fy＝1256×290＝364.24kN＞T＝353.8kN满足要求。
桩顶部无拉结时，可按同理，锚杆的位置置顶，设桩入土深度为t, ΣMA＝0得
EA1*（13+t）*2/3+ EA2*(13+t)/2- Ep*(13+2t/3)=0
得出t即为上部无拉结时的桩入土深度计算。
顶部设拉结锚杆时，根据现场确定单根锚杆能够提供的最大拉力为F，由以上式子反算，假定间距还是1.5米，桩下端埋深设为t，则对最下端D点取力矩为0即可：
F/1.5*(13+T)+ Ep*T/3= EA1*（13+T）/3+ EA2*(13+t)/2
解出T即是桩下端入土深度