主講教教師：：張張彬彬工程技技術(shù)學(xué)學(xué)院土土木工工程教教研室室?guī)r土錨錨固與與支擋擋工程程§9–1懸臂樁樁支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)設(shè)計(jì)與與計(jì)算算§9–2單支撐撐（錨錨桿））擋土土樁設(shè)設(shè)計(jì)與與計(jì)算算§9–3多層錨錨桿（（支撐撐）擋擋土樁樁設(shè)計(jì)計(jì)與計(jì)計(jì)算§9–4非重力力式樁樁墻支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)整整體穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)算算§9–5樁（錨錨）支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)施施工與與監(jiān)測(cè)測(cè)第9章樁樁（（錨））支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)與計(jì)計(jì)算0概述述一、基基坑支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)依依據(jù)與與設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)1）基坑坑工程程的等等級(jí)《建筑基基坑支支護(hù)技技術(shù)規(guī)規(guī)程》（JGJ120.99）安全等級(jí)破

壞后果一

級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重1.10二

級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1.00三

級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重0.902）國(guó)家家有關(guān)關(guān)規(guī)程程的相相關(guān)規(guī)規(guī)定⑴基坑支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)均均應(yīng)進(jìn)進(jìn)行承載能能力極極限狀狀態(tài)的計(jì)算算，計(jì)計(jì)算內(nèi)內(nèi)容應(yīng)應(yīng)包括括以下下幾個(gè)個(gè)方面面。①根據(jù)據(jù)基坑坑支護(hù)護(hù)形式式及其其受力力特點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行行土體體穩(wěn)定定性計(jì)計(jì)算；；②基坑坑支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的受受壓、、受彎彎、受受剪承承載力力計(jì)算算；③當(dāng)有有錨桿桿或支支撐時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)對(duì)其其進(jìn)行行承載載力計(jì)計(jì)算和和穩(wěn)定定性驗(yàn)驗(yàn)算。。⑵對(duì)于安安全等等級(jí)為為一級(jí)級(jí)及對(duì)對(duì)支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)變形形有限限定的的二級(jí)級(jí)建筑筑基坑坑側(cè)壁壁，尚尚應(yīng)對(duì)對(duì)基坑周周邊環(huán)環(huán)境及及支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)變形形進(jìn)行驗(yàn)驗(yàn)算。。2）國(guó)家家有關(guān)關(guān)規(guī)程程的相相關(guān)規(guī)規(guī)定⑶地下水水控制制計(jì)算算和驗(yàn)驗(yàn)算①抗?jié)B滲透穩(wěn)穩(wěn)定驗(yàn)驗(yàn)算；；②基坑坑底突突涌穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)算算；③根據(jù)據(jù)支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)要求求進(jìn)行行地下下水位位控制制計(jì)算算。3）場(chǎng)地地巖土土工程程地質(zhì)質(zhì)勘察察資料料4）周圍圍環(huán)境境調(diào)查查5）工程程的施施工條條件6）主體體結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)設(shè)計(jì)資資料二、支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)體體系的的總體體布置置型式式及選選型原原則結(jié)構(gòu)型式選

用條件排樁地下連續(xù)墻①適于基坑側(cè)壁安全等級(jí)一、二、三級(jí)；②懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土場(chǎng)地中不宜大于5m；③當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí)，宜采用降水、排樁加截水帷幕或地下連續(xù)墻水泥土墻①基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)；②水泥土樁施工范圍內(nèi)地基土承載力不宜大于150KPa；③基坑深度不宜大于6m土釘墻①基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)的非軟土場(chǎng)地；②基坑深度不宜大于12m；③當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí)，應(yīng)采取降水或截水措施逆作拱墻①基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)；②淤泥和淤泥質(zhì)土場(chǎng)地不宜采用；③拱墻軸線的矢跨比不宜小于1／8；④基坑深度不宜大于12m；⑤地下水位高于基坑底面時(shí)，應(yīng)采取降水或截水措施放坡①基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為三級(jí)；②施工場(chǎng)地應(yīng)滿足放坡條件；③可獨(dú)立或與上述其他結(jié)構(gòu)結(jié)合使用：④當(dāng)?shù)叵滤桓哂谄履_時(shí)，就采取降水措施§9––1懸臂式式樁計(jì)計(jì)算一、懸懸臂樁樁的計(jì)計(jì)算二、懸懸臂樁樁設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算算工程程實(shí)例例1.按朗肯肯理論論假定定墻背背與土土間有有摩擦擦力情情況按勘察察報(bào)告告計(jì)計(jì)算算按北京京地區(qū)區(qū)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)計(jì)計(jì)算2.用等值值內(nèi)摩摩擦角角計(jì)算算懸臂臂樁一、懸懸臂樁樁的計(jì)計(jì)算eajkZOhwahhdhwpzj土壓力分布圖形eajkZOhwahhdhwpzj水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算圖Ea1Ea3Ea4∑EaiEp1Ep2Ea2∑Epjhhdha一、懸懸臂樁樁的計(jì)計(jì)算§9––1懸臂式式樁計(jì)計(jì)算與實(shí)測(cè)測(cè)彎矩矩吻合合§9––7單支撐撐（錨錨桿））擋土土樁計(jì)計(jì)算一、樁樁頂錨錨固板樁墻墻土壓壓力、、彎矩矩及變變形隨隨樁入入土深深度的的變化化。一、樁樁頂錨錨固第3種(c)情況是是目前前常采采用的的工作作狀況況，一一般使使正彎彎矩為為負(fù)彎彎矩的的110％～115％為設(shè)設(shè)計(jì)依依據(jù)，，也有有采用用二者者相等等。§9––2單支撐撐（錨錨桿））擋土土樁計(jì)計(jì)算一、樁樁頂錨錨固（（支撐撐）§9––2單支撐撐（錨錨桿））擋土土樁計(jì)計(jì)算一、樁樁頂錨錨固計(jì)算模模型§9––2單支撐撐（錨錨桿））擋土土樁計(jì)計(jì)算一、樁樁頂錨錨固計(jì)算步步驟假定錨錨固處處無(wú)位位移，，依據(jù)據(jù)錨固固點(diǎn)力力矩平平衡原原則，，求樁樁插入入深度度。假定基基坑開(kāi)開(kāi)挖面面以下下深度度內(nèi)樁樁無(wú)位位移，，依據(jù)據(jù)基底底點(diǎn)力力矩平平衡原原則，，求錨錨固力力。計(jì)算剪剪力為為零點(diǎn)點(diǎn)處的的彎矩矩，求求得最最大彎彎矩。。§9––2單支撐撐（錨錨桿））擋土土樁計(jì)計(jì)算一、樁樁頂錨錨固計(jì)算原原理埋深淺淺簡(jiǎn)支梁梁假設(shè)設(shè)1、求求樁樁的的埋埋入入深深度度（式式6－17）整理理后后得得：：2、求求錨錨拉拉力力或或支支撐撐力力3、求求最最大大彎彎矩矩根據(jù)據(jù)最最大大彎彎矩矩處處剪剪力力為為零零，，若若樁樁頂頂往往下下y處剪剪力力為為0，則則工程程實(shí)實(shí)例例某基基坑坑工工程程開(kāi)開(kāi)挖挖深深度度為為8m，頂頂部部設(shè)設(shè)一一道道錨錨桿桿，，地地面面有有q=40kN/m2的均均布布荷荷載載，，土土的的物物理理力力學(xué)學(xué)指指標(biāo)標(biāo)為為：：試設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)該該支支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。1、求求樁樁的的埋埋入入深深度度1、求求樁樁的的埋埋入入深深度度由公公式式6-17，試算算后后得得x=3.84m,考慮慮施施工工安安全全系系數(shù)數(shù)K=1.1~1.2。帶入入上上述述參參數(shù)數(shù)，，得得：：2、求求錨錨拉拉力力T由式式（（6－18）3、求求最最大大彎彎矩矩由公公式式（（6－19）§9––2單支支撐撐（（錨錨桿桿））擋擋土土樁樁計(jì)計(jì)算算二、、任任意意點(diǎn)點(diǎn)錨錨固固§9––2單支支撐撐（（錨錨桿桿））擋擋土土樁樁計(jì)計(jì)算算二、、任任意意點(diǎn)點(diǎn)錨錨固固計(jì)算算模模型型樁入入坑坑底底彈彈性性嵌嵌固固§9––2單支支撐撐（（錨錨桿桿））擋擋土土樁樁計(jì)計(jì)算算二、、任任意意點(diǎn)點(diǎn)錨錨固固計(jì)算算模模型型樁入入坑坑底底固固定定1、等等值值梁梁法法的的基基本本原原理理單支支撐撐擋擋墻墻下下端端可可能能是是彈彈性性嵌嵌固固（（鉸鉸結(jié)結(jié)））或或固固定定兩兩種種情情況況，，即即可可將將支支擋擋樁樁按按：：一端端彈彈性性嵌嵌固固、一端端簡(jiǎn)簡(jiǎn)支支的梁梁來(lái)來(lái)研研究究。。擋擋墻墻兩兩側(cè)側(cè)分分別別作作用用主主動(dòng)動(dòng)和和被被動(dòng)動(dòng)土土壓壓力力。。在彎彎矩矩圖圖中中，，若若能能確確定定彎彎矩矩為為零零點(diǎn)點(diǎn)的的位位置置，，則則可可以以在在彎彎矩矩為為零零處處將將梁梁斷斷開(kāi)開(kāi)，，以以簡(jiǎn)簡(jiǎn)支支的的方方式式計(jì)計(jì)算算。。可可以以發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)所所得得的的該該梁梁段段的的彎彎矩矩圖圖和和整整梁梁計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí)的的彎彎矩矩圖圖相相似似，，則則此此段段梁梁即即為為該該整整梁梁在在該該段段的的等等值值梁梁。。一般地地，擋擋墻凈凈土壓壓力為為零的的位置置與彎彎矩為為零點(diǎn)點(diǎn)的位位置很很接近近，因因此可可以按按土壓壓力零零點(diǎn)位位置斷斷開(kāi)。。計(jì)算原原理2、計(jì)算算步驟驟（1）計(jì)算算土壓壓力系系數(shù)2、計(jì)算算步驟驟（2）求樁樁的嵌嵌入深深度計(jì)算土土壓力力為零零點(diǎn)D的位置置，即即求右右圖中中y值。對(duì)等值值梁AD，按D點(diǎn)力矩矩平衡衡，求求支撐撐力Ta及剪力力Pd。求出支支撐力力Ta及剪力力Pd后，Pd和被動(dòng)動(dòng)土壓壓力對(duì)對(duì)C點(diǎn)建立立力矩矩平衡衡關(guān)系系式，，求取取x值。（3）求最最大彎彎矩按簡(jiǎn)支支梁先先求出出剪力力為零零點(diǎn)，，該點(diǎn)點(diǎn)即為為最大大彎矩矩點(diǎn)。。工程實(shí)實(shí)例沈陽(yáng)某某大廈廈基坑坑工程程，開(kāi)開(kāi)挖深深度為為13m，在距距坑頂頂4.5m位置處處設(shè)置置一道道錨桿桿，求求樁的的嵌入入深度度，錨錨桿拉拉力？？已知地地面荷荷載為為10kN/m2，土的的重度度為19kN/m3，φ=36o,土樁摩摩擦角角為δ=1/3φ。（1）計(jì)算土壓壓力系數(shù)（2）求樁的嵌嵌入深度（2）求樁的嵌嵌入深度§9–3多層錨桿（（支撐）擋擋土樁計(jì)算算多層錨桿擋擋土樁墻的的計(jì)算方法法主要有：：（1）、整體等等值梁法；；（2）、分段等等值梁法；；（3）、二分之之一分擔(dān)法法；（4）彈性法；；（5）有限元法法一、整體等等值梁法計(jì)算原理多層錨桿（（支撐）等等值梁的計(jì)計(jì)算原理與與等值梁原原理相似，，把基坑下下樁的彎矩矩零點(diǎn)F與樁頂A點(diǎn)之間的樁樁當(dāng)作多跨跨連續(xù)梁，，錨桿位置置當(dāng)作連續(xù)續(xù)梁的支點(diǎn)點(diǎn)，采用力力矩分配法法計(jì)算支點(diǎn)點(diǎn)反力。a)、擋墻視為為一端嵌固固在土中的的懸臂樁；；b)、擋墻視為為兩個(gè)支點(diǎn)點(diǎn)的靜定梁梁；支點(diǎn)為為A及土中凈土土壓力為零零點(diǎn)；c)、擋墻視為為三個(gè)支點(diǎn)點(diǎn)的連續(xù)梁梁；三個(gè)支支點(diǎn)為A、B及凈土壓力力零點(diǎn)；d)、四個(gè)支點(diǎn)點(diǎn)的三跨連連續(xù)梁。計(jì)算步驟考慮摩擦，，計(jì)算主被被動(dòng)土壓力力；計(jì)算土壓力力強(qiáng)度為零零點(diǎn)距坑底底距離；將地面至樁樁底的受力力剖面，作作為相應(yīng)的的連續(xù)梁支支點(diǎn)及荷載載圖；計(jì)算梁的固固定端彎矩矩；用彎矩分配配法平衡支支點(diǎn)彎矩；；分段計(jì)算各各支點(diǎn)反力力并核算反反力與荷載載是否相等等；計(jì)算樁墻的的插入深度度；以最大彎矩矩核算鋼板板樁、型鋼鋼的強(qiáng)度，，計(jì)算灌注注樁的截面面及配筋。。工程實(shí)例北京京城大大廈超高層層建筑，地地上52層，地下4層，建筑面面積110270m2，地上高度度183.53m，基礎(chǔ)深度度為23.76m（設(shè)計(jì)按23.5m計(jì)算），采采用進(jìn)口488mm*300mmH型鋼樁擋土土，間距為為1.1m。三層錨桿桿。各層土平均均重度γ=19kN/m3，土的內(nèi)摩摩擦角平均均值為φ=30，c=10kPa，23米下為卵石石，φ=35~40，潛水位位位于23~30m的圓礫石中中。地面荷荷載q=10kN/m2。（1）計(jì)算土壓壓力系數(shù)（2）土壓力為為零點(diǎn)（近近似零彎點(diǎn)點(diǎn)）距坑底底距離（3）基坑支護(hù)護(hù)簡(jiǎn)圖（4）分段計(jì)算算固端彎矩矩a.連續(xù)梁AB段懸臂部分分彎矩b.梁BC段彎矩梁BC段(b)所示，B支點(diǎn)荷載q1=34.6kN，C支點(diǎn)荷載q2=78.5kN。c.梁CD段彎矩梁CD段(c)所示，兩端端均為固定定端。d.梁DEF段彎矩梁DEF段(d)所示，F(xiàn)點(diǎn)為零彎矩矩點(diǎn)。按一一端固定端端一端簡(jiǎn)支支計(jì)算。由計(jì)算結(jié)果果可以看出出固端彎矩矩不能平衡衡，此時(shí)應(yīng)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行彎彎矩分配。。從而平衡衡支點(diǎn)C、D的彎矩。（5）彎矩分配配通過(guò)彎矩分分配，可以以得出各個(gè)個(gè)支點(diǎn)的彎彎矩為：（5）彎矩分配配（6）求各點(diǎn)支支反力7.復(fù)核488H型鋼的強(qiáng)度度9.488H型鋼插入深深度計(jì)算8.反力核算10懸臂488H的變形計(jì)算算a)、擋墻視為為一端嵌固固在土中的的懸臂樁；；b)、擋墻視為為兩個(gè)支點(diǎn)點(diǎn)的靜定梁梁；支點(diǎn)為為A及土中凈土土壓力為零零點(diǎn)；c)、擋墻視為為三個(gè)支點(diǎn)點(diǎn)的連續(xù)梁梁；三個(gè)支支點(diǎn)為A、B及凈土壓力力零點(diǎn)；d)、四個(gè)支點(diǎn)點(diǎn)的三跨連連續(xù)梁。二、法分段段等值梁三、二分之之一分擔(dān)法法計(jì)算模型計(jì)算原理二分之一分分擔(dān)法是多層錨桿（（支撐）支支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算方法之之一，其主主要原理是是以Terzaghi和Peck修正土壓力力分布為前前提，將上上下各層錨錨桿（支撐撐）間按等等距離分割割，設(shè)定每每層錨桿（（支撐）承承擔(dān)與其相相鄰的兩個(gè)個(gè)半跨的土土壓力荷載載值，該方方法計(jì)算結(jié)結(jié)果與實(shí)際際工程出入入較大，一一般用于初初步估算。。（估算支撐撐軸力有一一定的參考考價(jià)值）四、“m”法計(jì)算原理對(duì)于多道支支撐或多道道錨桿支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)，采采用基床系系數(shù)法“m”法進(jìn)行計(jì)算算。采用結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)中中的力法（（位移法））求解支撐撐及錨桿內(nèi)內(nèi)力。坑底底以上的擋擋墻部分，，采用一般般結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)方法計(jì)算算內(nèi)力。對(duì)對(duì)于坑底以以下的如土土部分計(jì)算算，在求得得支撐力