7.1.2 土钉轴向拉力标准值
单根土钉的轴向拉力标准值可按下列公式计算:
式中:
Nk,j —— 第j层土钉的轴向拉力标准值;
αj —— 第j层土钉的倾角;
ζ —— 坡面倾斜时的主动土压力折减系数,可按公式(7.1.2-3)确定; ηj —— 第j层土钉处的主动土压力分布调整系数,可按公式(7.1.2-4)计算; pakj —— 第j层土钉处的主动土压力强度的标准值;
sxj —— 土钉的水平间距,当与相邻土钉的间距不同时,取其平均值; szj —— 土钉的垂直间距,当与相邻土钉的间距不同时,取其平均值。
注意:
1. 多道土钉共同分担土压力时,竖向范围szj取本道土钉与上下土钉间距之和的一半,首道土钉上部取至坡顶,最末道土钉下部取至开挖面,图7.1.4-1;
2. 跨坡土钉,分为上跨坡和下跨坡,上跨坡是指与上一根土钉间距的1/2处在上一个或多个坡上,下跨坡是指与下一根土钉间距的1/2处在下一个或多个坡上;根据破裂面不同,取值不同,当上土钉在破裂面范围之外时,上跨坡土钉上部取值范围取到本坡顶,下跨坡土钉下部取值范围取到本坡底,当上土钉在破裂面之内时,同中间土钉取值。
坡面倾斜时的主动土压力折减系数ζ可按下列公式计算:
式中:
ζ —— 主动土压力折减系数;
β —— 土钉墙坡面与水平面的夹角;
φm —— 基坑底面以上土体内摩擦角标准值按土层厚度加权的平均值。
?土钉轴向拉力调整系数可按下列公式计算?图????????:
式中:
zj —— 第j层土钉至基坑顶面的垂直距离; h —— 基坑深度;
ΔEaj —— 作用在以第j层土钉为中点、sxj、szj为竖向投影面边长的土钉墙坡面上的
主动土压力标准值; ηa —— 土钉墙顶面的主动土压力调整系数;
ηb —— 土钉墙底面的主动土压力调整系数,可取0.6~1.0;对粘性土取ηb≥0.6,
对砂土取ηb≥0.7; n —— 土钉和锚杆层数。
7.1.3 土钉极限抗拔承载力
土钉的极限抗拔力可按下列公式估算:
式中:
Rk,j —— 第j个土钉的极限抗拔承载力标准值;
dj ——
第j个土钉的锚固体直径;对成孔注浆土钉,按成孔直径计算,对打入钢管土钉,按钢管直径计算;
qsik —— 第j个土钉在第i层土的极限粘结强度标准值,应根据工程经验并结合表
7.1.3取值;; li —— 第j个土钉在滑动面外第i土层中的长度;计算单根土钉极限抗拔力时,
取图7.1.3-1所示直线滑动面,直线滑动面与水平面夹角取(β+φm)/2。
注意:当按照7.1.2-6确定的土钉极限抗拔承载力标准值大于fykAs时,应取Rk,j=fykAs。 7.1.4 锚杆和土钉共同承担抗拔承载力
当不选择“抗拉承载力计算锚杆分担土压力”,认为锚杆不存在,土钉独自承担抗力承载力,具体计算参见7.1.1-7.1.3;若选择“抗拉承载力计算锚杆分担土压力”,则锚杆和土钉共同分担局部抗拉承载力,如图7.1.4-1。
当锚杆和土钉共同承担抗拉承载力时,锚杆土压力分担同土钉;但是抗拉承载力计算和稳定性验算中,仅对锚杆进行验算,不进行设计。
7.2 稳定验算
7.2.1 整体滑动稳定性验算
土钉墙应按下列规定对基坑开挖的各工况进行整体滑动稳定性验算: 1 整体滑动稳定性可采用圆弧滑动条分法进行验算;
2 采用圆弧滑动条分法时,其整体稳定性应符合下列规定(图7.2.1-1):
式中:
Ks —— 圆弧滑动整体稳定安全系数;安全等级为二级、三级的土钉墙,Ks分别不
应小于1.3、1.25;
Ks,i —— 第i个滑动圆弧的抗滑力矩与滑动力矩的比值;抗滑力矩与滑动力矩之比
的最小值宜通过搜索不同圆心及半径的所有潜在滑动圆弧确定;
cj、?j —— 第j土条滑弧面处土的粘聚力(kPa)、内摩擦角(°);
bj —— 第j土条的宽度(m);
qj —— 作用在第j土条上的附加分布荷载标准值(kPa); ΔGj —— 第j土条的自重(kN),按天然重度计算;
θj —— 第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角(°);
R’k,k —— 第k层土钉或锚杆对圆弧滑动体的极限拉力值(kN);应取土钉或锚杆在滑
动面以外的锚固体极限抗拔承载力标准值与杆体受拉承载力标准值(fykAs
或fptkAp)的较小值;锚固体的极限抗拔承载力按7.1.3条和第5.2条的规定计算,但锚固段应取圆弧滑动面以外的长度;
αk —— 第k层土钉或锚杆的倾角(°);
θk —— 滑弧面在第k层土钉或锚杆处的法线与垂直面的夹角(°); sx,k —— 第k层土钉或锚杆的水平间距(m);
ψv —— 计算系数;可取ψv=0.5sin(θk+αk)tan?。
注意:
1. 土钉整体稳定验算时,选择“瑞典条分法”和“总应力法”时,对应《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-2012 中5.1.1条规定;
2. ?为第k层土钉或锚杆与滑弧交点处土的内摩擦角(°); 3. 与工况有关,计算稳定的控制点取决于工况深度; 4. 可以指定基坑底面以下一定范围进行稳定计算; 5. 可以指定土钉是否参与滑弧搜索;
6. 土钉上下0.3m范围内有多层土时,土层参数φ取低值;否则,取土钉所在的土层的φ值。