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基坑支护毕业设计8.doc

基坑支护毕业设计8

折翼的鹰123
2012-05-18 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基坑支护毕业设计8doc》,可适用于高等教育领域

河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书年北京市朝阳广场基坑设计学生王文波指导老师张岳文河北工程大学土木学院土木工程专业岩土方向绪论作为大学四年学习的最后一个阶段毕业设计其设计的目的是详细学习和了解与岩土工程相关的知识巩固以前学习过的(深基坑支护、基础工程、地基处理、土力学、工程地质学等)知识并按照现行规范通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去同时也培养了调查研究、查阅文献、收集资料和整理资料的能力。通过本次设计使自己能够理论联系实际并为以后的工作和学习打下坚实的基础因此要达到以下要求:⒈学会对资料的收集、整理、分析、评价等基本方法学会阅读并编写勘察报告。⒉通过对基坑支护、基坑降水和设计施工图的绘制对岩土工程有更深刻的理解具备独立分析问题、解决问题的能力。⒊通过本次设计,应学会熟练掌握和使用在岩土工程方面的应用广泛的电算技术以提高设计的效率。此次设计的朝阳广场基坑支护工程位于北京东二环朝阳门立交桥东北角西邻东二环路南邻朝外大街与外交部办公大楼隔街相望。拟建最高层左右的建筑檐口高度约m总建筑面积万㎡基底面积约㎡相应绝对标高为m自然地面标高为m采用钢筋混凝土筏型基础结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构。由于该工程基坑开挖较深边坡不能自然稳定必须对其进行支护。经过对几种支护方案的分析计算比较后得出最佳方案。采用土钉墙多支点排桩支护体系。在西南角处用土钉墙锚杆支护体系。降水采取了特别处理及在基坑内设置了排水井。工程概况及方案的选择工程概况工程地质勘察资料①拟建场区的工程地质条件本工程拟建场地在地貌单元上位于永定河冲洪积扇中部。拟建场区地形基本平坦勘探时钻孔孔口处地面标高为~m。②场区地层岩性及分布特征按地层沉积年代、成因类型将本次勘察深度范围的土层划分为人工堆积层和第四纪沉积层两大类详见下表。③拟建场区的水文地质条件本工程拟建工程深度范围内共分布层地下水类型分别为:第层地下水为上层滞水赋存于第、层的杂填土与粉质粘土中受管道渗漏影响该层地下水水位分布不连续埋深变化较大水量的分布也不均衡第层地下水为层间潜水含水层为第层卵石层该层地下水水位连续分布第层地下水为承压水赋存于具强透水性的第层中砂层中具体各层地下水的类型及埋深情况详见下表:表序号地下水类型地下水稳定水位量测时间水位埋深(m)水位标高(m)上层滞水~~年月中旬~下旬层间潜水~~承压水(测压水头)~~地层岩性特征一览表表地层序号岩性颜色湿度稠度/密度压缩性(杂填土杂稍湿~饱和稍密(粉质粘土褐黄湿~饱和可塑~软塑低~中低~中压缩性(粉砂、细砂褐黄湿密实低压缩性(细砂褐黄湿中密低压缩性(粉质粘土褐黄~褐黄(暗)(局部灰黄)饱和可塑~硬塑低~中低压缩性(圆砾、卵石杂湿~饱和中密低压缩性⑦粉质粘土褐黄~褐黄(暗)(局部灰黄)饱和可塑~硬塑低~中低压缩性⑧粉土褐黄饱和中密~密实低压缩性⑨粘土褐黄饱和可塑~硬塑低压缩性⑩粉土褐黄饱和密实低压缩性⑾中砂褐黄饱和密实低压缩性⑿粉质粘土褐黄湿~饱和可塑中低压缩性⒀中砂褐黄湿~饱和中密低压缩性表土层层底相对标高(m)层厚(m)重度(kNm)孔隙比液性指数((()c(kPa)m(kNm)(kPa)杂填土粉质粘土粉砂细砂细砂粉质粘土圆砾、卵石粉质粘土粉土粘土粉土中砂粉质粘土中砂有关主体结构的设计资料拟建最高层左右的建筑建筑基底面积约m,相应绝对标高为m自然地面标高为m采用钢筋混凝土筏型基础结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构。周围环境资料朝阳广场位于北京东二环朝阳门立交桥东北角西邻东二环路南邻朝外大街与外交部办公大楼隔街相望。本项目地块分南、北两区南北两区地下连为一体南区为中石化集团科研办公楼由中国石化集团公司投资建设北区为集办公、酒店式公寓和商业为一体的综合性建筑由联合置地房地产开发有限公司投资开发。本拟建工程场地西南角有一地铁出入口站房其外墙与中国石化科研办公楼地下室外墙之距离仅有m其基础埋深约为m。方案选择整个深基坑为一级的安全等级由于基坑下部有三层地下水而且水位比较高因此不能用一般的土钉墙本基坑深米坑中又有水因此在除了西南角有地下工事的选用土钉墙加锚杆其余的部分用排桩加锚杆再进行基坑内降水。排桩加锚杆采用密排桩加高压喷射水泥桩由支护桩的构造要求得:排桩桩直径不宜小于毫米桩间距应根据排桩的受力及桩间土的稳定条件来确定。土钉墙加锚杆由于在基坑的西南角有地铁站的出口而且与基坑红线仅有米所以没有机器的工作面经分析采用土钉墙加锚杆里面用截水帷幕。桩锚设计排桩的初步设计与内力设计计算土相关参数与土压力的计算由于各土层的平均重度相差不大也为了计算的方便因此采用了加权平均重度值γ=NM土的内摩擦角Φ=度粘聚力C=计算如下:EMBEDEquationDSMT地面的荷载值按规范q=主动土压力的计算:系数Ka=tan(°Φ)=被动土压力系数:考虑桩在基坑下现取Φp=°δ=Φ=土压力为零点土压力为零点就是零弯矩点距离坑底面的公式为:则:y==m取y=m基坑支护简图图表:土压力的分层计算一层:二层:三层:EMBEDEquationDSMT四层:五层:六层:七层:分段计算固端弯矩⑴:连续梁AB段悬臂部分弯矩:EMBEDEquationDSMT⑵:梁BC段:B支点的荷载C支点的荷载由《建筑结构静力计算手册》的公式得:图表⑶:梁CD段:在CD中如图为两固定端由《建筑结构静力计算手册》的公式:图表得:⑷:梁DEF段:=kN==kN=kN由《建筑结构静力计算手册》得:图表得::弯矩分配:由于计算的固端弯矩不平衡所以需用弯矩分配法来平衡支点C,D的弯矩:分配系数的确定:通过弯矩分配得出的各支点的弯矩为:求各支点得反力⑴:如上图所示先求对A点取矩:求对C点取矩:则:⑵:⑶:如图CD段对D点求矩:⑷:如图DF段F点Mf=则:的计算对D点取矩:经计算各支点的反力为:反力的核算:土压力及地面荷载共计:支点的反力:误差为:得出土压力为零点用公式的出为零点:y=m则最小入土深度为:则取嵌固深度为:米按工况进行验算说明本基坑深米本工程的验算采用“逐层开挖锚杆力不变法”来验算的,其图如下:求B点所受的水平力⑴:先求出米以下的弯矩为零点处y的距离查表得出砂性土的Φ=°则:EMBEDEquationDSMT⑵:Ea的计算:⑶:对O点的力矩:⑷:对O点的合力矩为零则:推出:⑸:最大弯矩的计算:求C点的所受水平力:图表图表⑴:挖土按工况进行再D点以下米处深度看为无粘性砂土所以:m处为土压力为零点⑵:Ea的计算:⑶:对O的力矩为:⑷:对O点弯矩相等:⑸:的计算图表求D点的所受水平力Rd的值⑴:Rd是在挖土完成时的力即米处的按照经验Φ=°为粘土标准的锤击数相当为:⑵:Ea的计算:⑶:Mo的值得:(主动土压力下的弯矩)⑷:对o点取矩总的力矩为零:得:则:⑸:的值:是与相等。内力与配筋图表桩的抗弯矩配筋⑴:桩的相关数据如下:d=mm,砼取C,试取根直径是mm的其⑵:计算:按《混凝土结构设计》GB第条中的公式计算:令N=得:令,将上式整理得:代入⑶式⑶:х的计算:用试算法得出几组数据作图kb如下表хb经作图查出:х=则:配筋率:桩的箍筋的配筋:所以可以直接按最小配筋来定箍筋:图表则取:验算:满足要求。锚杆计算与腰梁设计锚杆的设计:锚杆的布置:S锚杆的水平间距即取米X锚杆的倾角x=°假设锚杆垂直于潜在划裂面则经计算:图表各杆的自由段的长度分别为:米米米所以:由以前计算出的各支点的力分别为:来作为各锚杆的设计轴力。第一道锚杆需承受的拉力:第二道锚杆需承受的拉力:第三道锚杆需承受的拉力::锚固段长度的确定:设自由段长度均为米取钻头直径的倍⑴:由P=kn锚杆的端头深米先假设锚杆长米则中心高:其中米内分别经过了①:粉质粘土米T=②:粉沙米T=则:取mL==m⑵:由P=kn根锚杆的端头深米在米内分别有以下几层土:①:细砂米T=②:粉质粘土米T=③:圆砾卵石米T=则:取米则:L==m⑶:由P=kn根锚杆的端头深米设锚杆长米则:从米以内T的计算:①:圆砾卵石米T=②:粉粘土米T=则:米取米则:L==m钢绞线的计算用Φ的钢绞线极限抗拉力为千牛每束束:设计腰梁时可以把腰梁看作是一个连续梁,所以可以用钢结构的公式来计算公式如下:……①设需要的钢材为⑴:第一道中:,按固定支座来计算:由①式得:,因此选择槽钢a,其满足设计要求。⑵:第二道中:,按固定支座来计算:由①式得:,因此选择槽钢a,其满足要求。⑶:第三道中:,按固定支座来计算:由①式得:则,因此选择槽钢b,其满足设计要求。图表排桩验算管涌验算按法计算hcC点的水头压力hbB点的水头压力由于实际的深度为米大于米所以满足要求。锚杆的整体稳定性验算基坑深米分三层锚杆锚杆的端部的深度依次为:米在锚杆的整体稳定性验算中用“克兰茨法”来计算:相关数据如下:取平均值:,:求整体稳定安全系数f的值:锚杆锚固中点深为米则:⑶:因为:则Ka=要计算地面荷载值⑷:代替墙的主动土压力为:⑸:所以满足要求。:Ta,求整体安全系数:经计算则:图表⑴:⑵:⑶:因为则Ka=则要对地面的土压力进行计算:⑷:代替墙的主动土压力为:⑸:求则:所以满足要求。:⑴:EMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMT⑵:⑶:因为:θ=°<Φ=°,则可以不计算地面的荷载:⑷:代替墙的主动土压力为:⑸:求:则:所以满足要求。基坑位移计算坑底以下桩的位移查表得m值:由当混凝土选择为:C时则桩的变形系数为:EMBEDEquationDSMT其中时位移的计算公式为:系数的计算:由于嵌固深度为米则EMBEDEquationDSMT由以上的数据可以做表来计算基坑以下的桩的位移:其中需要的公式如下:表则:坑底以下的位移最大的是坑顶部,其位移为m。坑底以上桩的位移:分三部分计算:分别在RRR个自作用下在A到H各点产生的位移再加上土压力产生的位移在土压力的计算中简化看作是三角形的土压力其中用的公式为:《简明建筑结构设计手册》。:在P作用下各点的挠度:P=kN则:任意一点N的水平位移亦由以下三部分组成::O的水平位移::转角在N点引起的位移:图表:挡墙悬臂部分作用在P以下N处的位移:N以上:N以下:相关系数:图表表:在P作用下各点的挠度其为:P=kN则:水平位移由下面三部分组成::O点的水平位移::转角在N点引起的位移:图表:挡墙悬臂部分作用在P以下N处的水平位移:P以上:P以下:图表表:在P作用下各点的挠度其为:P=kN则:水平位移由下面三部分组成::O点的水平位移::挡墙悬臂部分作用在P以下N处的水平位移:P以上:P以下:表:在梯形荷载作用下,水平位移的大小为:梯形荷载的合力为:合力离基底面的力臂为::挡墙作为弹性地基杆件,在基坑底面处O点的受力Q及弯矩Qb,O点的水平变位::挡墙作为弹性地基杆件,在基坑底面O受Q及弯矩Qb后产生的转角在N点产生的水平位移为::挡土墙作为悬臂梁在梯形荷载土压力下在N点产生的水平位移::综合以上的位移作表如下:其中有位移为m图表表:总的位移合算如下表格:表由上面的表格得知基坑以上的地基变形选中的个点各点的位移分别为:其中最大的变形发生在A点也就是在基坑的上边缘其最大基坑稳定性验算排桩基坑稳定性验算结果其验算结果如下:E因为:=约等于零因此基坑稳定性满足要求。HE排桩基坑稳定性验算结果HH排桩基坑稳定性验算如下=EMBEDEquationDSMT所以基坑的稳定性满足要求。土钉墙土钉墙的设计相关系数的确定确定土钉墙的平面和剖面尺寸,及分段施工高度基坑总深度为米加固的高度为=m设初道土钉从米开始在初步的设计中定:EMBEDEquationDSMT图表确定土钉的角度长度倾角及在空间的方向如上图所示:用两道锚杆其位置分别在基坑以下米米其他的都为土钉其之间的间隔为米与水平的夹角为度。:土钉长度的确定::系数Ka的确定::土压力Po的确定:EMBEDEquationDSMT:N的计算:EMBEDEquationDSMT:La的确定:以的加权平均值来计算:则:假设:L处的土钉是水平的(近似水平)则:设土钉的直径为mm由下式得:由上面的结果可以确定各土钉的长度为::整体分析:其中抗力的确定是由下两个公式取小值:与式EMBEDEquationDSMT其中取小值下面对锚杆进行分析验算:EMBEDEquationDSMT其中R远远大于R’所以在计算抗力的时候选择后面的值。:土钉的钢筋的确定:由公式EMBEDEquationDSMT得EMBEDEquationDSMT设钢筋的抗拉强度的标准值为:分别取根直径为mm的面积为根直径为mm的面积为根直径为mm的面积为根直径为mm的面积为分别取相应的钢筋为:根直径为mm的面积为根直径为mm的面积为根直径为mm的面积为根直径为mm的面积为相应锚杆的确定用土钉墙的水平压力来设计计算L的值::相应力的计算由于所以选用的公式为:则可以和土钉墙的一样取:EMBEDEquationDSMT:求锚固段的长度:(同上求出)安全系数为则:则锚杆全长为::钢绞线的设计计算:用的钢绞线其极限抗拉强度为:千牛每束:分别取根根。:混凝土面层设计:由P=根据《基坑土钉墙支护技术规程》取面层厚度为mm砼的取C钢筋网取两层直径为mm网格为mm乘mm的钢筋土钉墙的稳定性验算土钉墙的稳定性验算结果土钉墙的稳定性验算结果

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