中国地质大学长城学院 地下建筑结构设计课程设计
TA?Ea1?Ea2?Ea3?169.8567?2.47?30.07?15.854?126.41kN设F点距第六层顶面距离为h 则有
1(P?P)??h?126.41a4la4h2h??46.094?46.094?4?54?126.41?2.2m2?5.42
F点深度: h0?h?3.8?2.2?6m 锚固水平力TA对F点的力矩:
MFA?169.8576?(6?3)?509.57kN?m 求F点以上右侧主动土压力产生的力矩：
PF?Pa4l?γ4H4Ftan2(45??2?2)35? ?23.09?20?2.2?tan(45?)
2?35kPa?F点以上第六层土压力对F点力臂
X6F?(35?2?23.09)?0.47m3?(23.09?35)3'''MFa??EaiXi'?Ea5FX5Fi?1
??2.47?9.55?30.07?8.35?15.854?6.73?63.9?2.2?474.77kN?mF点弯矩： Mmax?509.57?474.77?34.8kN?m
5）综合以上结果可得：
锚杆位置：-6m标高处； 平拉力 TA?169.8567kN； 最大弯矩位置：-6m标高处； 大弯矩 Mmax?34.8kN?m； 桩底插入深度为：3m； 总桩长 L?14.5?3?17.5m
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5.6 纵筋计算
桩身最大弯矩设计值M1?1.25γ0Mmax?1.25?1.1?34.8?47.85kN?m
依照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定，按沿周边均匀配置纵向钢筋的圆型截面钢筋混凝土受弯构件，纵筋不小于6根时，受弯承载力可按下列公式计算：
2M?α1fcArsin3πα?fyAsRs(sinα?sinπαt)/π3 αα1fcA(1?sin2πα/2πα)?(α?αt)fyAs?Nαt?1.25?2α式中：
A——圆形构件截面积mm2；
As——全部纵筋的截面面积mm2
rs——纵筋所在圆周半径mm r——圆形截面的半径mm；
fc——混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm）；
?——对应于受压区混凝土截面面积的圆心角（rad）与2?的比值； ?t——纵向受拉钢筋相对面积，??0.65时，取?t?0。 对本工程的桩，N值为0。 可以观察出以下几点： 在?都取3.2时
① 扩大桩径可以显著提高桩身的抗弯性能，但同时需要大大提高配筋量。 ② 单纯提高纵筋强度等级不能增强桩身抗弯性能，只是可以减少配筋量。 ③ 提高混凝土标号可以适当提高桩身抗弯性能，但需要增加配筋量。 在各种情况下的桩身抗弯值接近47.85kN?m时
（1）扩径桩对应的?最小，且配筋量最小，而提高钢筋强度的桩则所需配筋量第二小，提高一级标号，则两方面都有一定的作用。
（2）同时扩径和提高标号后，?只取2.93时，桩身的抵抗弯矩也已682.77kN?m。 所以，只有合理选取桩径大小，混凝土标号以及钢筋的强度等级，才能在使用钢材和混凝土都较少的情况下，取得经济合理的实际效果。
根据以上结论，经过试算后，选择混凝土等级为C25（即fc=11.9N/mm2），Ф800桩，钢
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筋采用HRB400级（即fy=360N/mm2），桩间距1200mm。
此时桩身最大弯矩M=1.2M1=1.2×546.81=656.17kN?m
试算，α=0.293，αt=0.664，配筋6252.97mm2时，抵抗弯矩为682.77kN?m
实际配筋：选用13根直径25mm的HRB400 钢筋（图5—4），As=6381mm2 6252.97mm2满
＞
足要求。
5.7 箍筋计算
根|Υ25纵筋|Υ8@200箍筋桩配筋示意图
采用φ8@200箍筋
5.7.1 锚杆
假设一桩一锚，桩间距1.2m锚杆倾角20°
则单位桩A点水平拉力:
TA'=334.19×1.2=401.028kN
水平拉力设计值:
T1?1.25?0TA?551.41kN
锚杆轴向力设计值： Nt? 锚杆配筋则A?T1?586.6kN 。cos20KNt得 fptkA?1.6?586.6?10?106?545.67mm261720?103
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A2?1.6?586.6?10?106?504.60mm261860?103
选用fptk?1860MPa的标准型预应力钢绞线3?1?7?d?15.20mm?实际配筋
πA'?3??15.202?544.38mm2?A2
4 满足要求根据规范锚杆取自由长度Lf?5.0m
5.7.2 锚固体设计
锚杆极限抗拔力
P?KNt?πLtqt
从而锚固长度
Lt?预设D=1500mm则
KNt πDqt1.8?586.6?103Lt??11.20m
3.1416?0.15?250?103?0.8??
其中qt的取自中国工程建设标准化协会标准 由以上计算取D=150mm Lt?1.20m 锚杆总长：
L?Lf?Lt?5.0?12.0?17.0m
5.8 冠梁设计
根据《建筑基坑支护技术规程》要求设计冠梁的混凝土强度等级为C25，并确定高度为500mm，水平方向连接宽度900mm按构造要求配筋，具体配置如图5-5所示：
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5-5 冠梁配筋示意图
5.9 稳定性验算
5.9.1 基坑底土管涌验算
管涌是坑底土的一种渗流破坏现象。
基坑开挖后，地下水行程水头差，当地下水向上渗流力（动水压力）大于坑下土浸水密度时，土体就向上移动，产生管涌现象。
试验证明，管涌首先发生在离坑壁大约为桩入土深度一般（t/2）的范围内，如图5-6所示，为简化计算近似地紧贴桩的最短路线来计算最大渗流力。
h'?w （5-24） j?i?w?'h?2t式中：
i——水头梯度； t——桩入坑底深度；
'h ——地下水位至坑底深度；
?w——水重度（重力密度）
；
j——渗流力。
kh'γw?h'γ t?2γ式中：
K——安全性系数，一般取1.5~2.0,取1.6 。
t?
而设计桩插入深度3.0m>2.475m,符合要求。
1.6??9.5?1.25??10??9.5?1.25??10?2.475m2?10
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