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1、深基坑工程深基坑工程深深 基基 坑坑 工工 程程基坑支護(hù)荷載計(jì)算1深基坑工程深基坑工程第二章第二章 作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載一、荷載分類一、荷載分類荷載分類荷載分類永久荷載：土體自重、土壓力永久荷載：土體自重、土壓力可變荷載：汽車、吊車、堆載可變荷載：汽車、吊車、堆載偶然荷載：地震力、爆炸力、撞擊力偶然荷載：地震力、爆炸力、撞擊力1.1.荷載分類荷載分類2深基坑工程深基坑工程2.2.作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載作用于支護(hù)結(jié)作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載構(gòu)的荷載土壓力土壓力建筑物、結(jié)構(gòu)物荷載建筑物、結(jié)構(gòu)物荷載支護(hù)結(jié)構(gòu)為主體一部分，考慮地震力支護(hù)結(jié)構(gòu)為主體一部分，考慮地震力水

2、壓力水壓力施工荷載施工荷載溫度引起的附加荷載溫度引起的附加荷載3.3.基坑設(shè)計(jì)基本要求基坑設(shè)計(jì)基本要求（1 1）承載能力極限狀態(tài)：支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載能力或土體失穩(wěn)、過(guò)大變形）承載能力極限狀態(tài)：支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載能力或土體失穩(wěn)、過(guò)大變形導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境破壞。導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境破壞。（2 2）正常使用極限狀態(tài)：支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形妨礙地下結(jié)構(gòu)施工，或者影響周邊）正常使用極限狀態(tài)：支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形妨礙地下結(jié)構(gòu)施工，或者影響周邊環(huán)境的正常使用功能。環(huán)境的正常使用功能。支護(hù)結(jié)構(gòu)均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)計(jì)算，一級(jí)基坑和對(duì)變形有支護(hù)結(jié)構(gòu)均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)計(jì)算，一級(jí)基坑和對(duì)變形有限定的

3、二級(jí)基坑，還要進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的變形計(jì)算。限定的二級(jí)基坑，還要進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的變形計(jì)算。3深基坑工程深基坑工程二、土壓力二、土壓力建筑物填土擋土墻地下室地下室 外墻橋臺(tái)道路擋土墻4深基坑工程深基坑工程主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的產(chǎn)生，前提條件是主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的產(chǎn)生，前提條件是支護(hù)結(jié)構(gòu)存在位移支護(hù)結(jié)構(gòu)存在位移；當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)沒(méi)有位移沒(méi)有位移時(shí)，則土對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力為時(shí)，則土對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力為靜止土壓力靜止土壓力。土壓力的分布與支點(diǎn)的設(shè)置及其數(shù)量都有關(guān)系；懸臂支護(hù)樁土壓力的實(shí)土壓力的分布與支點(diǎn)的設(shè)置及其數(shù)量都有關(guān)系；懸臂支護(hù)樁土壓力的實(shí)測(cè)值與按朗肯公式計(jì)算值的對(duì)比，非挖土側(cè)

4、實(shí)測(cè)土壓力小于朗肯主動(dòng)土測(cè)值與按朗肯公式計(jì)算值的對(duì)比，非挖土側(cè)實(shí)測(cè)土壓力小于朗肯主動(dòng)土壓力，即壓力，即計(jì)算結(jié)果偏大計(jì)算結(jié)果偏大。土的內(nèi)聚力土的內(nèi)聚力C C、內(nèi)摩擦角、內(nèi)摩擦角值可根據(jù)下列規(guī)定適當(dāng)調(diào)整：值可根據(jù)下列規(guī)定適當(dāng)調(diào)整：在在井點(diǎn)降低地下水井點(diǎn)降低地下水范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)孛嬗信潘头罎B措施時(shí)，范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)孛嬗信潘头罎B措施時(shí)，值可提值可提高高20%20%；在在井點(diǎn)降水土體固結(jié)井點(diǎn)降水土體固結(jié)的條件下，可考慮土與支護(hù)結(jié)構(gòu)間側(cè)摩阻力影的條件下，可考慮土與支護(hù)結(jié)構(gòu)間側(cè)摩阻力影響，響，將土的內(nèi)聚力將土的內(nèi)聚力c c提高提高20%20%。5深基坑工程深基坑工程1.1.靜止土壓力靜止土壓力z地下室 外墻靜止

5、土壓力強(qiáng)度（kN/m2)（經(jīng)驗(yàn)公式）靜止土壓力合力大小靜止土壓力合力大小HP0(kN/m)H/3三角形形心處，距底面 H/3處或查表K K0 0 靜止土壓力系數(shù)作用點(diǎn)位置作用點(diǎn)位置6深基坑工程深基坑工程2.2.主動(dòng)土壓力（無(wú)粘性土）主動(dòng)土壓力（無(wú)粘性土）zHPaH/3墻體移動(dòng)方向（離開(kāi)土體）Ka主動(dòng)土壓力系數(shù)，KaK0三角形形心處，距底面 H/3處方向方向水平作用點(diǎn)位置作用點(diǎn)位置主動(dòng)土壓力合力大小主動(dòng)土壓力合力大小7深基坑工程深基坑工程3.3.被動(dòng)土壓力（無(wú)粘性土）被動(dòng)土壓力（無(wú)粘性土）zHPpH/3墻體移動(dòng)方向（擠壓土體）Kp被動(dòng)土壓力系數(shù)。KaK0Kp三角形形心處，距底面 H/3處方向方向

6、水平作用點(diǎn)位置作用點(diǎn)位置被動(dòng)土壓力合力大小被動(dòng)土壓力合力大小8深基坑工程深基坑工程4.4.主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力、靜止土壓力關(guān)系主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力、靜止土壓力關(guān)系土壓力土壓力P P位移位移PaP0PpPaP0Pp9深基坑工程深基坑工程5.5.朗肯土壓力理論朗肯土壓力理論 假設(shè)：假設(shè)：墻背垂直、光滑、墻背垂直、光滑、墻后填土水平。墻后填土水平。10深基坑工程深基坑工程主動(dòng)土壓力強(qiáng)度主動(dòng)土壓力強(qiáng)度主動(dòng)土壓力系數(shù)主動(dòng)土壓力系數(shù)被動(dòng)土壓力強(qiáng)度被動(dòng)土壓力強(qiáng)度被動(dòng)土壓力系數(shù)被動(dòng)土壓力系數(shù)極限平衡條件極限平衡條件（1 1）主動(dòng)土壓力）主動(dòng)土壓力11深基坑工程深基坑工程Hp0ABA A點(diǎn)點(diǎn)B B點(diǎn)點(diǎn)如果如

7、果 p0=0A A點(diǎn)點(diǎn)B B點(diǎn)點(diǎn)位于如果如果 C=0(無(wú)粘性土）無(wú)粘性土）A A點(diǎn)點(diǎn)B B點(diǎn)點(diǎn)PaPa土壓力合力土壓力合力Pa壓力圖形面積壓力圖形面積（三角形或梯形）P0=0時(shí)時(shí)均質(zhì)土均質(zhì)土12深基坑工程深基坑工程成層土成層土P0BCH1H2A主動(dòng)土壓力合力？主動(dòng)土壓力合力？13深基坑工程深基坑工程墻后填土有地下水墻后填土有地下水BCH1H2Az0土壓力合力壓力圖形面積壓力圖形面積水壓力合力排水口14深基坑工程深基坑工程已知條件如圖已知條件如圖求：作用在墻上的主動(dòng)土壓力求：作用在墻上的主動(dòng)土壓力Pa0.546m4.2Pa1.82例例 題題15深基坑工程深基坑工程解：解：主動(dòng)土壓力合力主動(dòng)土壓力

8、合力Pa作用點(diǎn)：作用點(diǎn)：方方 向：水平向：水平例例 題題16深基坑工程深基坑工程（2 2）被動(dòng)土壓力）被動(dòng)土壓力Hp0ABA A點(diǎn)點(diǎn)B B點(diǎn)點(diǎn)如果如果 p0=0A A點(diǎn)點(diǎn)B B點(diǎn)點(diǎn)如果如果C=0(無(wú)粘性土）無(wú)粘性土）A A點(diǎn)點(diǎn)B B點(diǎn)點(diǎn)PpPp土壓力合力土壓力合力Pp土壓力方向土壓力方向水平水平土壓力作用點(diǎn)土壓力作用點(diǎn)土壓力分布圖形形心土壓力分布圖形形心 壓力圖形面積壓力圖形面積（三角形或梯形）（三角形或梯形）17深基坑工程深基坑工程6.6.庫(kù)倫土壓力庫(kù)倫土壓力（1 1）思路：）思路：（2 2）假定）假定 把墻后達(dá)到極限平衡的滑動(dòng)土楔體視為剛體，從滑動(dòng)土楔體的靜力平衡條件得出土壓力理論。（1

9、1）填土無(wú)粘性）填土無(wú)粘性(C=0)（2 2）滑動(dòng)面為一通過(guò)墻踵的平面）滑動(dòng)面為一通過(guò)墻踵的平面18深基坑工程深基坑工程（3 3）主動(dòng)土壓力）主動(dòng)土壓力P Pa a（屬平面應(yīng)變問(wèn)題，取1m長(zhǎng)分析）ABC破壞面與水平面的夾角破壞面與水平面的夾角WP墻土間摩擦角，墻土間摩擦角，也稱為外摩擦角也稱為外摩擦角土的內(nèi)摩擦角土的內(nèi)摩擦角填土坡角填土坡角W土楔體自重土楔體自重 W W，大小、方向，大小、方向已知已知RR破壞面破壞面BCBC上的反力上的反力 R R，大小，大小未知未知，方向方向已知已知P土壓力土壓力 P P，大小，大小未知未知，方向，方向已知已知墻背傾角墻背傾角19深基坑工程深基坑工程WRP由

10、正弦定理由正弦定理ABCWPRDH由正弦定理由正弦定理20深基坑工程深基坑工程WRPABCWPRD即即其中其中是是假設(shè)的滑動(dòng)面與水平面的夾角假設(shè)的滑動(dòng)面與水平面的夾角H21深基坑工程深基坑工程求極值，求極值，令令求出破壞角代入上式得得即即土壓力強(qiáng)度土壓力強(qiáng)度（沿墻高）三角形分布（沿墻高）三角形分布22深基坑工程深基坑工程（2 2）被動(dòng)土壓力）被動(dòng)土壓力P Pp pABCWPRABCWPRWPR得得若若與朗肯公式相同23深基坑工程深基坑工程朗肯土壓力理論：朗肯土壓力理論：根據(jù)半無(wú)限彈性體的極限平衡條件求出土壓力根據(jù)半無(wú)限彈性體的極限平衡條件求出土壓力因此，假定墻背垂直、光滑、墻后填土水平因此，假

11、定墻背垂直、光滑、墻后填土水平 因不計(jì)墻土間摩阻力，求得的Pa偏大，這在擋土 墻設(shè)計(jì)中是偏于安全的，求得的Pp偏小，這在橋臺(tái)設(shè)計(jì)中也是偏于安全的。24深基坑工程深基坑工程庫(kù)侖土壓力理論：庫(kù)侖土壓力理論：根據(jù)墻后土楔體的極限平衡條件求出土壓力根據(jù)墻后土楔體的極限平衡條件求出土壓力因此，墻背可以不垂直、不光滑、墻后填土不水平因此，墻背可以不垂直、不光滑、墻后填土不水平但因假定破壞面是平面，與實(shí)際的曲面有出入。但因假定破壞面是平面，與實(shí)際的曲面有出入。通常，計(jì)算主動(dòng)土壓力誤差在210%，滿足工程所需的精度要求；但被動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果誤差較大。并且，上面的公式只適用于無(wú)粘性土。并且，上面的公式只適用于無(wú)

12、粘性土。25深基坑工程深基坑工程三、特殊情況下土壓力的計(jì)算三、特殊情況下土壓力的計(jì)算1 1、地面局部荷載、地面局部荷載（1 1）集中荷載）集中荷載按布辛奈斯克解：按布辛奈斯克解：Spangler修正解修正解：26深基坑工程深基坑工程（2 2）線荷載）線荷載按布辛奈斯克解：按布辛奈斯克解：實(shí)測(cè)修正解實(shí)測(cè)修正解：27深基坑工程深基坑工程近似解：近似解：28深基坑工程深基坑工程（3 3）條形荷載）條形荷載按太沙基公式修正解：按太沙基公式修正解：朗肯近似解朗肯近似解：29深基坑工程深基坑工程地面附加荷載傳至地面附加荷載傳至n n層土底面的豎向荷載層土底面的豎向荷載q qn n（1 1）地面滿布均布荷載

13、）地面滿布均布荷載q q0 0時(shí)，任何時(shí)，任何土層底面處：土層底面處：（2 2）離開(kāi)擋土結(jié)構(gòu)距離為）離開(kāi)擋土結(jié)構(gòu)距離為a a時(shí)時(shí) 30深基坑工程深基坑工程(3)(3)作用在面積為作用在面積為 與擋土結(jié)構(gòu)平行）的地面荷載，離開(kāi)擋土結(jié)與擋土結(jié)構(gòu)平行）的地面荷載，離開(kāi)擋土結(jié)構(gòu)距離時(shí)。構(gòu)距離時(shí)。31深基坑工程深基坑工程四、水壓力四、水壓力水壓力，主要水壓力，主要根據(jù)土質(zhì)情況根據(jù)土質(zhì)情況確定如何考慮水壓力的問(wèn)題確定如何考慮水壓力的問(wèn)題 。對(duì)于對(duì)于粘性土粘性土，土壤的透水性較差，此粘性土產(chǎn)生的側(cè)向壓力可采用，土壤的透水性較差，此粘性土產(chǎn)生的側(cè)向壓力可采用水水土合算土合算的方法，即側(cè)壓力為相應(yīng)深度處豎向土壓

14、力與水壓力之和乘以的方法，即側(cè)壓力為相應(yīng)深度處豎向土壓力與水壓力之和乘以側(cè)壓力系數(shù)。側(cè)壓力系數(shù)。對(duì)于對(duì)于砂性土砂性土，采用，采用水土分算水土分算，即側(cè)壓力為相應(yīng)深度處豎向土壓力乘以，即側(cè)壓力為相應(yīng)深度處豎向土壓力乘以側(cè)壓力系數(shù)與該深度處水壓力之和。側(cè)壓力系數(shù)與該深度處水壓力之和。32深基坑工程深基坑工程對(duì)比對(duì)比砂土簡(jiǎn)化計(jì)算，將水壓力與土壓力分別砂土簡(jiǎn)化計(jì)算，將水壓力與土壓力分別計(jì)算，并把水看作是：計(jì)算，并把水看作是：主動(dòng)壓力主動(dòng)壓力=靜止壓力靜止壓力=被動(dòng)壓力被動(dòng)壓力=33深基坑工程深基坑工程懸臂支護(hù)樁土壓力分布懸臂支護(hù)樁土壓力分布34深基坑工程深基坑工程35深基坑工程深基坑工程36深基坑工程深基坑工程37深基坑工程深基坑工程38深基坑工程深基坑工程39深基坑工程深基坑工程40深基坑工程深基坑工程41深基坑工程深基坑工程42深基坑工程深基坑工程43深基坑工程深基坑工程44深基坑工程深基坑工程45深基坑工程深基坑工程46深基坑工程深基坑工程47深基坑工程深基坑工程48深基坑工程深基坑工程49深基坑工程深基坑工程50深基坑工程深基坑工程51深基坑工程深基坑工程52