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文檔簡介

二、土壓力及相關(guān)荷載的計算方法1、用于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力計算中的問題:樁墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)仍是深基坑工程的一般首選支護(hù)形式,該擋土結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算目前仍是以傳統(tǒng)的土壓力理論為基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的庫倫和朗肯土壓力理論都有各自的假定,并且與實(shí)際有出入,作為當(dāng)時解決擋土墻的計算,也只是近似的方法。而深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)根本不同于擋土墻,實(shí)際情況是,先將樁墻做好,分層開挖、分層支撐或做錨拉。

在開挖過程中,支護(hù)結(jié)構(gòu)總要變形,進(jìn)行支撐或用錨拉過程是對支撐軸力進(jìn)行調(diào)整,以控制樁墻的變形。這種因素使得基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算不宜用傳統(tǒng)的土壓力極限狀態(tài)理論。因此,深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算理論仍處于逐步完善階段,隨著大量深基坑工程的施工實(shí)踐和監(jiān)測與總結(jié)分析,適用于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的新理論必將產(chǎn)生。目前的土壓力理論與計算,仍是以經(jīng)典的庫倫、朗肯理論為基礎(chǔ),盡管有許多修正的計算方法,但都不具有普遍性。深基坑支護(hù)的樁、墻與擋土墻的差異:(1)庫倫、朗肯的理論是當(dāng)時為擋土墻設(shè)計而建立的。擋土墻是先筑墻后填土,基坑支護(hù)則是做好樁、連續(xù)墻后,開始開挖,從靜止土壓力后再產(chǎn)生主動、被動土壓力。(2)擋土墻后填土是無粘性土、或有粘性看成散體,但它與基坑開挖的土是大不相同;基坑開挖的土多為雜填土、粘土、粉土、砂土等,多為自然壓實(shí)狀態(tài),粘聚力有很大差別。(3)擋土墻是個平面問題,但深基坑開挖是個空間問題?;拥幕瑒用媸芟噜忂叺闹萍s,與擋土墻的邊界條件不同,支護(hù)墻不但與深度有關(guān),而且與寬度有關(guān)?;铀慕堑臉俄斘灰谱钚?,而中部位移最大,說明中樁受力最大。(4)朗肯理論假定墻與土間光滑無摩擦力,實(shí)際都有摩擦力,摩擦樁就是最好的例子。

2.目前土壓力計算方法由于土的多樣性,不可能對影響土壓力大小和分布的各種因素全面考慮,庫侖和朗肯理論計算仍是作最為基坑土壓力的近似方法。按朗肯極限平衡土壓力理論,對于無粘性土(砂土),粘聚力C=0

主動土壓力:Pz=Htg2(45-/2)被動土壓力:Pb=Htg2(45+/2)

式中H—基坑深度(m),—土的內(nèi)摩擦角,—土的重度(KN/m)

對于粘性土,粘聚力不為零時:主動土壓力:

Pz=Htg2(45-/2)-2Ctg(45-/2)被動土壓力:

Pb=Htg2(45+/2)

+2Ctg(45+/2)式中C—土的粘聚力(kPa)。

以上朗肯理論計算的主動土壓力偏大,被動土壓力偏小,針對這一問題,計算被動土壓力系數(shù)時,應(yīng)考慮摩擦角的影響為:Kp=[cos/(cos1/2

-sin1/2(+)sin1/2

)]2式中Kp---被動土壓力系數(shù);

----樁土間的摩擦角(=1/3~2/3)

土體處于被動朗金狀態(tài)時,大主應(yīng)力為側(cè)向應(yīng)力,小主應(yīng)力為自重應(yīng)力。庫倫土壓力理論:考慮擋土結(jié)構(gòu)背部粗造,可以傾斜,填土面有傾角,考慮滑動楔體的平衡條件,求出作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)后的總壓力。庫侖主動土壓力強(qiáng)度:Pz=Hka

被動土壓力強(qiáng)度:

Pb=Hkp

ka、kp分別為庫侖主動和被動土壓力系數(shù)。3.用等值內(nèi)內(nèi)摩擦角角計算主主動土壓壓力法基坑開挖挖的土是是經(jīng)久壓壓密的土土,它的粘聚聚力很大大,按朗肯土土壓力三三角形分分布,有有粘聚力力的主動動土壓力計算算如下:Pz=H2tg2(45-/2)/2-2CHtg(45-/2)+2C2/按等值內(nèi)內(nèi)摩擦角角時,用用無粘性性土三角角形土壓壓力公式式并代入入等值內(nèi)內(nèi)摩擦角角,即:Pzd=H2tg2(45-d/2)/2令Pz=Pzd得出等值值內(nèi)摩擦擦角值。。根據(jù)據(jù)實(shí)測結(jié)結(jié)果,基基坑深度度在10m內(nèi)時可用用等值內(nèi)內(nèi)摩擦角角法計算算土壓力力。4、深基坑坑水壓力力的計算算一般采用用水土分分算和合合算兩種種:粘性性土主要要是結(jié)晶晶水或結(jié)結(jié)合水,,采用合合算;砂砂性土充充滿自由由水,能能傳遞靜靜水壓,,應(yīng)采用用分算。。分算時地地下水位位以下土土采用浮浮重度,,單算靜靜水壓力力;兩者者相加為為側(cè)總壓壓力。合算法::5、地面特特殊荷載載的計算算方法::地面荷載載系指擋擋土墻附附近地面面上的堆堆載、汽汽車吊車車或塔吊吊等集中中荷載,,臨近建建筑物、、構(gòu)筑物物的荷載載,都影影響到樁樁墻支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的的水平壓壓力,應(yīng)應(yīng)予以考考慮。(1)地面均布荷荷載:若載荷荷值為q(kN/m2),按延伸無無窮遠(yuǎn)計算,,則附加主動動土壓力為::eq=Kaq,Ka為主動土壓力力系數(shù);當(dāng)按按矩形分布時時,總主動土土壓力為:pq=pz+Kaq當(dāng)離基坑壁一一定距離有均均布荷載時,,附加土壓力力則傳到離基基坑頂h1以下:h1=Ltg(45+/2)附加壓力大小小仍為:eq=Kaq(2)地面集中荷荷載:地面集中荷載載引起的側(cè)向向應(yīng)力計算::按彈性理論論,作用在表表面的集中荷荷載引起的水水平應(yīng)力,泊泊松比近似0.5,用Boussinesq解,得到:(3)均布線荷載載引起的應(yīng)力力:系指擋土墻縱縱向的線形集集中荷載,如如在軌道上行行走的塔式起起重機(jī)荷載、、臨時灌混凝凝土的澆灌車車、泵車等。。由此產(chǎn)生的的水平壓力計計算用布西尼尼司(Boussinesq)公式如下:當(dāng)當(dāng)集中線荷載載為QL時m=x/hx為載荷到擋土土墻的距離;;h為挖土深度;;n=z/h,z為擋土墻計算算位置到地面面的距離;當(dāng)m<=0.4時:h*(h/QL)=0.2n/(0.1+n2)2Ph=0.55QL當(dāng)m>0.4時:h*(h/QL)=1.28m2n/(m2+n2)2Ph=0.64QL/(m2+1)式中h---不同深度對擋擋墻的水平壓壓力,Ph---對擋墻的總水水平壓力;QL---地面集中荷載載.6、技術(shù)規(guī)程建建議的荷載計計算:(1)水平荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值::對于碎石及及砂土:對于粉土及粘粘性土:Eajk=ajkKai-2cikKai1/2基坑外側(cè)豎鄉(xiāng)鄉(xiāng)向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值的計算::ajk=rk+ok+lkrk計算點(diǎn)處自重重豎向應(yīng)力;;可取以上土土的加權(quán)平均均天然重度;;ok支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)側(cè)地面滿布附附加荷載q0,lk當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)b1外側(cè),地表作作用有寬度為為b0的條形附加荷荷載q1,附加豎向力力確定如下::lk=q1b0/(b0+2b1)當(dāng)基坑外側(cè)附附加荷載作用用于地表以下下一定深度時時,將計算點(diǎn)點(diǎn)深度下移,,按上述法計計算。7、土壓力的的分布研究分布形式對計計算土壓力關(guān)關(guān)系很大,各種不同支撐撐和土質(zhì),有不同的分布布,目前的理論假假定和實(shí)測也也有較大差別別.(1)實(shí)測的靜止土土壓力分布與與朗肯理論對對比如圖:(2)北京醫(yī)院工程程懸臂支護(hù)樁樁土壓力實(shí)

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