东华理工大学毕业设计(论文) 基坑支护设计
由于在零点土压力处，ea?ep可知：
??y1?Kp?2C?Kp??????H??q??Ka?2C?Ka 故：18.83y131.54＋231531.24 ＝〔17.531.36＋19.232.16＋28.75＋18.83（0.48＋y1）〕3Ka－231530.81
求得y1?42.68?37.2?0.33m
18.8??1.54?0.65?不超过③层土的底板范围，假定合理，可继续进行计算。 (2) 求R1的值：
将AB1作为简支粱，对B1取矩，并令?MB1?0,则：利用几何关系求得开挖面处的支挡结构所承受的主动土压力值e'a ＝42.68Kpa,则
R13(0.5＋y1)＝7.131.363(1.36/2＋2.16＋0.48＋y1)＋1.7632.163
(2.16/2＋0.48＋y1)＋36.8130.483(0.48/2＋y1)＋(18.75－7.1)30.531.363(1.36/3＋2.16＋0.48＋y1)+（28.71-1.76）30.532.163(2.16/3＋0.48＋y1)+（42.68-36.81）30.530.483(0.48/3＋y1)＋y1/2342.6832y1/3
故求得R1 =149.95KN/m
4.2.4.2 求第二层锚的支反力
第二次开挖到第一层锚杆R2下面1000mm处，则可由如下步骤求出支反力： (1) 计算土压力为0点处距离第二次开挖面的垂直距离为y1：
设定其距离在竖向长度上不超过(4)1层土的底板范围，如4.2.4所示：则
①杂填土②粘土③粉质粘土④1粉土夹粉质粘土④2粉土⑤粉质粘土
图4.2.4，第二层锚杆计算简图
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由于在零点土压力处，ea?ep可知：
??y1?Kp?2C?Kp??????H??q??Ka?2C?Ka 故：18.63y131.66＋2310.331.29 ＝〔17.531.36＋19.232.16＋28.75＋18.832.44＋18.631.04〕30.6－2310.330.78
求得y1 ＝(79.47-26.57)/18.631.66 = 1.71m,由于1.71＋1.04＝2.05m，与第四层的坑底层高2.06m相差不大，故可设土压力0点在(4)1层层底界面处，其为B2点。A点为第一层锚杆的支点处。
(2) 求R2的值：
将AB2作为简支粱，对B2取矩，并令?MB2?0,则：利用几何关系求得开挖面处的支挡结构所承受的主动土压力值ea＝79.47Kpa,则
R13(3.5＋y1)＋R23(1＋y1)＝7.131.363(1.36/2＋2.16＋2.44＋1.04＋y1)＋1.7632.163(2.16/2＋2.44＋1.04＋y1)＋36.8132.443(2.44/2＋1.04＋y1)＋67.8731.043(1.04/2＋y1)＋(18.75－7.1)30.531.363(1.36/3＋2.16＋2.44＋1.04＋y1)+（28.71-1.76）30.532.163(2.16/3＋2.44＋1.04+y1)+（66.63-36.81）30.532.443(2.44/3＋1.04+y1)＋(79.47－67.87)31.04/23（1.04/3+ y1）＋y1/2352.932y1/3
故求得R2 =48.68KN/m 4.2.4.3 桩的配筋计算：
(1) 求B1点的支反力值Pb1： Pb1?Eak??RI
i?12= ((7.1+18.75)/231.36+(28.71+1.76)32.16/2+(31.86+66.63)3
2.44/2+52.931.71/2) 31.5 - 149.95 -48.68=249.61KN/m，
(2) 求被动区净土压力分布长度X：
X?6Pb16?250??8.52m
?(KP?Ka)18.6(1.7?0.59)故因此桩的嵌入深度为t0= 1.2(x+y1)= 12.28m,故该桩的桩长为
12.28+7.5-0.5 =19.28m，实际取它的长度为20m。
(3) 求桩的最大弯矩
由于M?X??f?V?X??,可求导，当V(X)=0时，该处取得最大弯矩，则可把
AB2作为简支梁，分两种工况进行计算，如下：
工况1:求悬臂端上截面的弯矩：
'（18.75-7.1）31.36/23(1.36/3+2.16)+1.76MA=7.131.363(1.36/2+2.16)+
32.1632.16/2+(28.71-1.76) 32.16/232.16/3 =65.71(KN2M)/M
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工况2.求简支梁AB1某一截面的最大弯矩：
以AB1为简支梁，单独拎出，来进行计算，如下图4.2.5所示：
先将B支撑拆换成力，作用于AB1简支梁，解得出剪力为零点，支护排桩取分布单元宽度为1m，则（桩的自重不予考虑）经过计算，得出剪力值为零点的地方在BC
之间，
④1粉土夹粉质粘土①杂填土②粘土③粉质粘土④2粉土ABCB1D
图4.2.5 工况2的计算简图
令其距离B出为X，则应用理论力学的方法，将各个不同应力段标示，解得出X值为0.68m，不超过BC段，符合逻辑要求，令此点为D点,求得D点处弯矩
Mmax=95.45(KN2M)/M
取两种工况的最大值，M)/M，按其1.2倍来算,取115(KN2M)/M，Mmax=95.45(KN2来算，按照《混凝土结构设计规范》（GB50021-2002）来进行计算圆截面灌注桩配筋:
(4) 支护桩配筋计算
按照《混凝土结构设计规范》（GB50021-2002）第4.1.11条来进行计算圆截面灌注桩配筋:
2Sin??t?Sin??M??fcm?r3?sin3???fy?As?rs?3?2??1?0.75b?(1?0.75b)?0.5?0.625b
b?fy?As/fcm?A?t?1.25?2?本工程此段采用的钻孔灌注桩的桩径为υ700，桩心距1000, Mmax=115（kN?M）/M，取砼强度C30，fc=14.3N/mm2，主筋8Φ18钢筋，均匀布置，fy=300N/mm2，保护层厚度50mm，Φ8@200螺旋筋，Φ20@2000加强筋。
所算出的参数如下： As=8?254.5=2036mm2
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⑤粉质粘土东华理工大学毕业设计(论文) 基坑支护设计
b=fy?Asfc?A=300?2036/(14.3?3.14?3502)=0.118
?=1+0.75?0.118-[(1+0.75?0.118)2-0.5-0.625?0.118]1/2=0.307 ?t=1.25-2?=0.636
[M]=2/3?14.3?(350?sin??)3+300?300?2036?(sin?
?t+sin??)/?
=327.8kN?m>1.25?1.0?1.2Mmax(=143.75) 满足要求！ 配筋率?=As/A=2036/(3502?)=5.3‰>?min=4‰，满足设计要求！ 所以本区段采用主筋υ700的钻孔灌注桩，主筋为8Φ18钢筋。 4.2.5 锚杆计算
如前面所述：首层锚杆距离地表面4m，两层锚杆，间距2.5米，水平间距为1.5米，锚杆倾角取值θ=15°：
4.2.5.1 锚杆抗拔力的设计值计算： 如下图4.2.6所示：
45°-Φ/2LfHLehd潜在滑动面
图4.2.6 锚杆计算简图
取Ф为④2层内摩擦角15°，则由下述公式可得出锚杆的抗拔力设计值：
Ta?1.2??0?T?SX?SY?cosa,则1Ta?1.2?1.0?149.95?1.5/cos15??279.5KN Ta?48.68?1.0?1.2?1.5/cos15??90.7KN24.2.5.2 锚杆长度计算：
锚杆长度分自由段长度和锚固段长度，取锚杆钻孔直径为150mm，自由段长度要根据潜在的滑动面位置确定其限长且不能小于5m，则可按如下步骤进行计算：
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(1) 锚固段长度计算： 根据公式确定: Le?Ta
??D??τ在各个土层的取值应查阅《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120－99)，根据本次工程概况，τ1处于③层和τ2处于④层，各取70Kpa和60Kpa，则：
279.5Ta??8.5m,取9m；L???D??13.14?0.15?701e2Le?190.7T??3.21m,取3.5m??D??23.14?0.15?602a
(2) 自由段长度计算：
根据公式，由前面的计算结果，再根据上面的锚杆计算简图，得：
Lf?LfLf21?H?hd?h1??tan?45???/2?sin?45???/2?,则sin?135???/2????17?3.5??tan?45??15/2?sin?45??15/2???8.9m
sin?135??15/2?15??17?3.5?2.5??tan?45??15/2?sin?45??15/2???7.25msin?135??15/2?15?故第一层锚杆的长度为L1 =8.9+9=17.8m，取18m，第二层锚杆的长度为L2 ＝3.5＋7.25＝10.75m，取11m。
(3) 锚杆截面计算： 先验算锚杆的极限承载能力：
111Tu?Le???D??1?9?3.14?0.15?70?315.275KN???0?Ta?T?L???D??2?3.5?3.14?0.15?60?98.91KN???0?T2u2e2a?
故所选钢筋的截面面积为：
AA1s?TfTf1ay2ay?279.5/300?1000?931.67mm?90.7/300?1000?302.3mm22
2s?由于其极限承载能力小于500KN，故本截面所设置的锚杆可取Ⅱ级钢筋或者Ⅲ级钢筋，本次选用Ⅲ级螺纹钢筋。故取第一排锚杆钢筋为三级钢筋 Φ36L16m,第二排锚杆钢筋为三级钢筋 Φ22L10m.
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