本科生毕业设计
第4章 排桩与锚杆的设计计算
4.1冠梁设计
本深基坑支护工程采用的是钻孔灌注桩支护结构，为了使支护整体更加牢固稳定，在支护桩的顶部设置了一条冠梁，用以增加支护结构的稳定性。 1）冠梁的取值
根据《建筑基坑支护技术规程》[12]对于本工程冠梁的高度取值范围
0.5~1.5m，宽度取值范围1~1.2m。如果冠梁的刚度越大，则支护桩就越难变
形，所以要适当加大断面尺寸。
本工程冠梁宽为1000mm，高为1000mm。混凝的强度为C30，按以下公式计算冠梁的筋：
Aq??0.5~0.8?As （4-1）
式中：Aq— 冠梁的配筋面积（mm2）；
，本基坑取系数为0.8。 As—桩的配筋面积（mm2）
Aq?0.8As?0.8?3421?2736.8mm2
Aq?2827?2取9B20则Aq?2827mm，配筋率????0.28%＞?min。故
A1000?1000配筋满足要求，箍筋采用?8@200。
4.2排桩设计计算
4.2.1嵌固深度计算
1）桩身弯矩零点计算
因为?p4??p7且?p3??p7，说明弯矩零点在第七层土中，假设弯矩零点与第七层土上方的距离为x。
（1）由主动土压力强度与被动土压力强度相等：
''''?p4??6?(z6?z6)Kp7??7xKp7?2c7Kp7??w(z6?z6?x)??a710.2?0.13?2.436?10.4?x?2.436?2?10?2.436?10?(0.13?x)?116.67
12
本科生毕业设计
得x=2.29m
（2）弯矩零点处主动土压力：
'Ea7??a7?zx?116.67?2.29?267.17kN
（3）主动土压力作用点：
'h7?2.29/2?1.15m
（4）弯矩零点处被动土压力： 'Ep7?(35.81?116.67)?2.29/2?174.59kN （5）被动土压力作用点：
x2?p3??px''h7???0.94m
3?p3??px2）锚杆水平力计算
（1）基坑开挖到坑底9.5m处，计算锚杆水平力TB：
q=20kN/m2A4m5mTBBEaC-9.5m0.5mO1 图4-1 B点锚杆水平拉力计算简图
（2）由桩身弯矩平衡得：
''''Ea1?l1?Ea2?l2?Ea3?l3?Ea4?l4?Ea5?l5?Ea6?l6?Ea6?l6'?Ea7?l7?TB?lB?EP1?lp1?E?lp2'p7
13
本科生毕业设计
17.43?(11.92?1.27?0.56)?27.96?(11.92?1.27?0.95?0.43)?42.35?(11.92?1.2?0.95?0.99?0.47)?68.41?(11.92?1.27?0.95?0.99?1.52?0.7)?139.27?(11.92?1.27?0.95?0.99?1.52?1.68?0.8)?296.91?(1.42?0.13?2.29)?15.4?2.29?267.17?1.15?TB?(11.92?4)?4.58?2.29?174.59?0.94
解得TB?459.41kN
式中：li—第i土层土压力作用点到弯矩零点的距离（m）；
； l—被动土压力到弯矩零点的距离（m）
pj；
lB—锚杆处到弯矩零点的距离（m） TB—锚杆的水平力（
3）桩长计算
kN）。
（1）假设桩的底部在第八土层中，距离本土层顶部为y，由作用力平衡得： '''''Ea1?Ea2?Ea3?Ea4?Ea5?Ea6?Ea6?Ea7?Ea8?TB?EP1?EP2?Ep817.43?27.96?42.35?68.41?139.27?296.91?15.41?415.35?104.94y? 459.41?4.58?350.93?(169.81?169.81?35.47y)?y?2解得y?0.57m 取安全系数k?1.3
（2）桩长：
L?9.5?1.3?0.13?3.6?0.57??13.9m取14m。
4.2.2桩身弯矩计算
1）剪力零点
（1）初步判断剪力零点在第六土层中，设距离第六土层顶部的距离为Y，则有：
'''''Ea1?Ea2?Ea3?TB?Ea4?Ea5?[(?b6??a6)Yz6??a6??a6]?Y/2?017.43?27.96?42.35?455.41?68.41?139.27?[(118.552?73.66)Y3.09?73.66?2]?Y/2?0解得Y?1.88m
距离坑底高度为：h?3.09?1.88?1.21m
（2）剪力零点处的土压力强度：
?a0?118.52?(118.52?73.66)?1.21/3.09?100.95kPa
14
本科生毕业设计
2）剪力零点处弯矩计算 （1）剪力零点处的土压力：
Ea0?(73.66?100.95)?1.88/2?164.13kN （2）作用点：
'??a0Y2?a6ha0??'?0.89m
3?a6??a0 （3）弯矩：
Ea1?la1?Ea2?la2?Ea3?la3?Ea4?la4?Ea5?la5?Ea0?ha0?TB?lB2?17.43?(9.5?1.21?1.27?0.56)?27.96?(9.5?1.21?1.27?0.95?0.43)?42.35?(9.5?1.21?1.27?0.95?0.99?0.47)?68.41?(9.5?1.21?1.27?0.95?0.99?1.52?0.7)?139.2?(9.5?1.21?1.27?0.95?0.99?1.52?1.68?0.8)?164.13?0.89?459.41?(9.5?4?1.21)??611.22kN?m3）锚杆与腰梁连接处的弯矩计算
（1）锚杆处到本土层顶部土压力：
0.79?锚=（55.82?34.14）??34.14=45.41kPa
1.52E锚=（34.14+45.41）?0.79/2=31.42kN （2）作用点：
0.792??a4??锚h锚=?=0.38m
3?a4??锚 （3）弯矩：
Ea1?lb1?Ea2?lb2?Ea3?lb3?Ea4?lb4?Ea5?lb5?E锚?h锚
17.43?（4?1.27?0.56）?27.96?（4?1.27?0.95?0.43）
?42.35?（4?1.27?0.95?0.99?0.47）?31.42?0.38=184.44kN?m4）基坑底部弯矩计算
‘Ea1?l底1?Ea2?l底2?Ea3?l底3?Ea4?l底4?Ea5?l底5?Ea6?l底6?TB?l底
17.43?（9.5?1.27?0.56）?27.96?（9.5?1.27?0.95?0.43）?42.35?（9.5?1.27?0.95?0.99?0.47）?68.41?(9.5?1.27?0.95?0.99?1.52?0.7)?139.27
?(9.5?1.27?0.95?0.99?1.52?1.68?0.8)?296.98?1.42?459.41?5.5??524.37kN?m15
本科生毕业设计
4.2.3截面配筋计算
1）纵筋配筋计算
h4?D4?h?700.7mm 将桩按惯性矩相等转换成方形梁进行计算配筋，有?1264取h?700mm。采用混凝土的强度为C30，钢筋为HRB335，所处环境类别为二类b，保护层厚度取C=35mm，?b?0.55，fc?14.3kNmm2,fy?300kNmm2。
有效高度： h0?h?c?dsv?d2?700?35?8?10?647mm 取h0?650mm。
M611.22?106??0.145 因为?s?22?1fcbh01?14.3?100?650??1?1?2??s?0.157??b?0.55
(所以未超筋)。
?s?1?1?2?s2?0.921
667.22?106As???3403.32mm2
fy?sh0300?0.921?650取9B22，As?3421mm2。
M本基坑钻灌注桩的最小配筋率采用0.6%，主筋保护层厚度大于50mm，本
3421?0.68%?0.6% 满足要求。保护层厚度a=50mm，设计中配筋率为??3.14?4002符合要求。
围护桩纵筋的配筋为9B22的HRB335级沿着桩周均匀布置。 式中：h—方形梁的边长（mm）；
； h0—方形梁的有效高度（mm）C—混凝土保护层厚度（mm）； ； dsv—箍筋直径（mm）d—纵筋直径（mm）；
M—桩的弯矩设计值（kN?m）；
；fc用?1fc代替，fc—混凝土试块的抗压强度的设计值（kNmm2）
如果混凝土强度等级小于C50，?1取=1.0，如果混凝土强度等级大于C80，取?1=0.94，其余内插取值。 ； fy—钢筋抗拉强度设计值（kNmm2）
?b—界限受压区高度；
16