课程设计计算书-喷锚网支护.doc

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邮电与信息工程学院

课程设计计算书

课题名称： 喷锚网支护设计
学生学号：
专业班级： 09建筑工程技术
学生姓名：
学生成绩：
指导教师：
课题工作时间: 2011年12月19日至2011年12月28日

1、工程概况
某综合大楼，底平面呈“L”形，主楼高18层,附楼高２层，设一层地下室。建筑物总高度为60.2m，占地面积约800m2，总建筑面积为15100m2,采用框架结构，建筑物安全等级为二级.某综合大楼，底平面呈“L”形拟开挖基坑长62.7m，宽40.1m。基坑运营时间为一年。东侧基坑等级为二级.东侧CD段基坑开挖深度7.3 m，放坡坡面与水平面夹角为73。3°(即坡率为1:0。3）,地面超载q取10kPa，要求设计东侧CD（3-3剖面)段喷锚网支护。
2、工程地质条件
表。1 基坑边坡所涉及土层的物理力学指标
层号
岩土名称
容重γkN/m3
c
（kPa)
Ф
(度)
土层厚（m）
CD段
1
杂填土
18。0
7
14.0
2。5
6
9。0

2
淤泥质粉质粘土
18。5
4。0
4.0
0
3—1
粉质粘土
19。5
13.0
13.0
1。5
3-2
粉质粘土
20。0
14。0
14。0
8。2
一、基坑支护的选型
基坑支护结构的类型应根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质条件与水文地质、施工作业设备和施工季节等条件综合考虑,并因地制宜的选择。可根据任务书基坑条件，与其它基坑支护结构类型进行技术经济比较、论证，说明采用本设计的适宜性和优越性，经比较此工程地质条件适合喷锚网支护。（参考湖北省地方标准《基坑工程技术规程》DB42/159-2004、建筑基坑支护技术规程（GJGJ20-99)等资料)
二、圆弧分析法计算步骤
1）按比例尺绘制基坑边坡部面图。
2）任选一以r为半径的可能滑动面AC，将滑动面上的土体分为n个垂直土条。（n取6)
3)计算每个土条的自重 和地面的荷载（hi为该土条平均高度),沿弧AC分解成法向力Ni和切向力。
其中：
式中的α为法向力与铅垂线之夹角,b¡为土条宽度，h¡为土条平均高度，Qi为土条自重L¡为土条滑弧弧长，c¡为土条粘聚力.
土条编号
hi
bi
ϒi
αi（º）
φi（º）
L¡
C¡
1
2。393
1。453
20.00
9
14。00
1。460
9
2
6。996
1。453
19。26
19
13。78
1。502
10
3
6。500
1。453
19.12
29
13。78
1.597
10
4
5。673
1.453
18.99
41
13。74
1。777
11
5
4.397
1。453
18.69
55
13。66
2。185
14
6
2。243
1。453
18。00
80
14.00
3.806
25
用公式W¡= γi hi bi+q bi可得出以下数据
Qi=γ i hi bi+q bi
Qisinαi
Qicosαi
Qicosαitanφi
cili
84。07
13.15
83.03
20。81
13.14
210.31
68。47
198。85
49.95
15。02
195。11
94.59
170.65
42。66
15。97
171.06
112.23
129.10
30。98
19.55
133.96
109。72
76。82
18。32
30。59
73.19
72.08
12.71
3。11
95。15
4）计算滑动力矩：=470.24
5）计算抗滑力矩：=165。84
6）计算稳定安全系数:=0.78
7）找出最危险的圆弧,重复步骤2)~6)，选用不同的圆弧，得到相应的安全系数K1、K2、K3……Kn，其中最小值即为所求，为节省计算工作量可用下述方法较快地找致最危险的滑动面:
从坡顶B处画一与水平线成36°的BF线。在BF线上，按图所示间距（0。65H、0.3H、0。3H、0.3H、0。3H、),确定1、2、3、4、5诸点,分别以这点为圆心，过坡角作圆弧,求出相应的K值，连成K值变化曲线，从中寻取K值最小的点作为最危险滑动面的圆心.
用此法算出其他滑弧的整体稳定性，经比较Kmin=Kae=0.78

三、初步确定Sh和Sv
分五次开挖：第一次开挖H=—1。9m 第一排锚杆Sv=—1.6m Sh=-1。6m
第二次开挖H=—3。5m 第二排锚杆Sv=-3。2m Sh=-1.6m
第三次开挖H=-5。1m 第三排锚杆Sv=—4。8m Sh=-1.6m
第四次开挖H=-6.7m 第四排锚杆Sv=—6.4m Sh=-1。6m
第五次开挖H=-7.3m
四、土压力计算
根据朗肯土压力理论计算基坑底面及以上各土层分界处的主动土压力强度。
各层土的参数如下：
ϒ1=18.0kN/m3 ，C1=7kPa, φ1=140， h1=2.5m
ϒ2=19。5kN/m3 ，C2=13。0kPa， φ2=130， h2=1.5m
ϒ3=20。0kN/m3 ，C3=14kPa， φ3=140， h3=3.3m
各层土的主动土压力系数：
Ka1=tan2（450—φ1/2）=0.61=Ka3,Ka2=tan2（450—φ2/2）=0.633
各层主动土压力计算：
Pa1=qKa1—2c1√ka1=10＊0.16—2*7＊√0.16=—4。83KN/m2
令拉区深度为z0
Z=2c/（ϒ1√ka1）—q/ ϒ1=0。44m
Pa1上=—4.83 KN/m2
Pa1下=（q+ ϒ1＊ h1）＊ka1—2c1√ka1=22.62 KN/m2
Pa2上=（q+ ϒ1＊ h1)＊ka2—2c2√ka2=14。12 KN/m2
Pa2下=（q+ ϒ1* h1+ ϒ2* h2）＊ka2—2c2√ka2=32。69 KN/m2
Pa3上=(q+ ϒ1* h1+ ϒ2* h2）＊ka3—2c3√ka3=29.52 KN/m2
Pa3下=（q+ ϒ1* h1+ ϒ2＊ h2+ ϒ3* h3）＊ka3—2c3√ka3=69。78 KN/m2
五、锚杆抗拔力计算
锚杆抗拔力计算是局部稳定性验算的一个重要方面，旨在主动土压力作用下，保证锚杆具有足够的抗拔力而不致被拔出，进而导致局部失稳塌方.一般采用Φ20～Φ35热轧变形钢筋;锚杆成孔直径：D=75—150mm
1.土钉抗拔力计算
将土压力图采用二分之一分割法，把临近的土压力分配给该锚杆承受，可得每根锚杆承受的主动土压力。为简化计算本次设计采用湖北省地方标准《基坑工程技术规程》DB42/159-2004推荐的土压力法确定锚杆长度.
单根锚杆所受水平主动土压力按下式计算:

式中：
—-荷载折减系数。按6。9.5—2式确定,为开挖
深度范围内土层的内摩擦角平均值（度），β为坡面与水平面的夹角；
——锚杆受力深度范围（按二分之一分割法确定)
内的土压力平均值，按调整土压力法确定，即将开挖范围的主动土压力按总量相等的原则调整为上三角形下矩形分布,（图6.9。5）三角形的高度为0.25 (为开挖深度）；
Sz—-按二分之一法确定的锚杆分担土压力的高度(m)；除第一层和最后一层锚杆外,Sz为锚杆竖向间距（m)。
Sh--锚杆水平间距（m）。
根据土压力等效的原理可计算出：
0.5*（2。5—0。44)*22.62+0.5*(14。12+3269)＊1.5+0。5*(29.52+69。78）＊3.3
=0.5＊0。25*7.3＊+0。75＊7。3*
=34.78KPa
N1=0.5x34.78x1.8+（3。2-0。8—1.8)x34.78=52.17KN
N2=N3=1.6x34。78=55.65KN
N4=（0.8+0。9)x34.78=59.13KN
每根土钉承受的主动土压力为：Ri=NiSh
Φ=（2.5x140+1.5x130+3.3x140)/7。3=13.80
=0。699
R1=0.699x52.17x1.6=58。35KN
R2=R3=0。699x55。65x1.6=62.24KN
R4=0.699x59.13x1。6=66.13KN
3、锚杆的锚固段长度的计算
将计的土压力图采用二分之一分割法，把临近的土压力分配给该锚杆承受，可得每根锚杆承受的主动土压力.
为简化计算本次设计采用湖北省地方标准《基坑工程技术规程》DB42/159-2004推荐的土压力法确定锚杆长度。

锚杆抗拔力取决于锚固段的水泥浆包裹体与土体的黏结性能.即

公式中：D—-钉孔直径
——锚杆与水平面的夹角
Ri——Sh, Sv面积上水平方向的主动土压力
t--水泥浆包裹体与土体之间的粘结力，查表确定。
第一排锚杆:
L1=1.5x58。35/(3.14x0。1x50xcos120）=5.7m
第二排、第三排锚杆：
L2=L3=1。5x62。24/（3.14x0。1x60xcos120）=5.1m
第四排锚杆：
L4=1。5x66。13/（3。14x0。1x60xcos120)=5。4m
4、锚杆长度：=5。7+5。4+0。2=11.3m,取锚杆长度为12m。
式中L1—自由段长度；对于非预应力锚杆，自然段不存在。
注意：本设计采用非预应力锚杆，即L1已经算在锚固长度内。
L2—锚固长度
L3—锚杆外端长度L3=150—200mm
六、整体稳定性验算
锚杆满足局部稳定性之后，可保证锚杆不致被拔出,但是被喷锚网加固的基坑边壁土体是否会沿未加固前的最危险圆弧面滑动，还应作整体稳定性校核此校核是在前面求出最危险圆弧滑动面的基础上进行的，并需考虑锚固力对抗滑力提高的作用。加固后的整体稳定安全系数：

式中
Fs-—-—未加固前的安全系数
已知条件：
土层编号
i

i

5
12。000
55.063
14.000
28。461
4
12。000
46.242
14。120
50。540
3
12.000
31。687
14.380
50。540
2
12.000
20.126
13。596
50.520
1
12.000
12.181
14.000
32。128
可以求得:

6.562
11。800
11。123
27。866
8.984
37.883
6.552
44.715
3.361
29。785
则：
K’=0.428+0.82=1。248
剖面锚杆的整体的稳定性由0。82增加到1.248，其他面在增加锚杆后，整体稳定性都有不同程度的提高。

七、注意问题
1．学生应在指导教师指导下独立完成课程设计任务书规定内容；
2．学生必须自觉遵守课程设计各项管理规定，由班干部或指定负责人做好每天考勤记录；
3．指导教师应加强学生学会使用相关规范、规程及设计手册的训练，提高学生查阅和分析设计资料的能力；
4．课程设计说明书使用统一用纸，全部打印（打印文稿标题采用三号黑体，正文小四宋体，1。5倍行间距，A4）;
5．设计说明书内插图（表）应符合国家与本行业规范标准，不得徒手画,不得出现任何复印件或拷贝件,并注意对页码编号；
6．若有电算，应在说明书后附上电算程序；
7．设计说明书装订有序：按课程设计说明书、任务书、成绩评定表目录、中英文摘要、正文、参考文献顺序装订；
8．设计说明书文本文字表达正确，文法通顺，文字规范，标点符号、计量单位使用正确；
八、成绩评定
学生应在课程设计结束后的3天内向指导教师提交完整的课程设计说明书（含图纸全套资料。指导教师应根据学生在课程设计期间的表现和课程设计说明书（含图纸）的完成质量以及答辩成绩（答辩应有记录本记录，作为存档资料），按规定标准客观、公正地对学生课程设计进行成绩评定,评分标准见表1。
表1 课程设计评分标准
评分标准
项目名称
比例
二级项目
二级项目比例
设计表现
30％
出勤率
60％
设计态度
40％
完成质量
60%
文本结构规范
30%
设计或论文质量
70％
答辩成绩
10％

九、主要参考文献
1. 湖北省建设厅、湖北省质量技术监督局联合发布。湖北省地方标准《基坑工程技术规程》（DB42/159-2004）.2004—08-12发布，2004—10-01实施。
2。 杨光华著。深基坑支护结构的实用计算方法及其应用.北京：地质出版社.
3.东南大学、浙江大学等。 土力学（第二版）. 北京：中国建筑工业出版, 2005
5．华南理工大学、浙江大学、湖南大学编．基础工程．北京：中国建筑工业出版社, 2003
6. 汤康民主编。 岩土工程. 武汉：武汉理工大学出版社,2001
7. 熊智彪主编. 基坑支护。 北京:中国建筑工业出版社, 2008
8．中华人民共和国国家标准．混凝土结构设计规范（GB50010—2002）．北京:中国建筑工业出版社，2002
9．曾宪明 黄允松等.锚杆支护设计与施工手册.北京：中国建筑工业出版社，2000
10．中华人民共和国国家标准．建筑基坑支护技术规程(GB50007—2002)．北京：中国建筑工业出版社,2002
11.崔江余 梁仁旺编著。建筑基坑工程设计计算与施工.北京：中国建材工业出版社，1999