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1、深 基 坑 工 程,基坑支護荷載計算,第二章 作用于支護結(jié)構(gòu)的荷載,一、荷載分類,1.荷載分類,2.作用于支護結(jié)構(gòu)上的荷載,3.基坑設(shè)計基本要求,（1）承載能力極限狀態(tài)：支護結(jié)構(gòu)達到最大承載能力或土體失穩(wěn)、過大變形導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境破壞。（2）正常使用極限狀態(tài)：支護結(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。 支護結(jié)構(gòu)均應(yīng)進行承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計計算，一級基坑和對變形有限定的二級基坑，還要進行支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的變形計算。,二、土壓力,建筑物,填土,擋土墻,地下室,地下室 外墻,橋臺,道路,擋土墻,主動土壓力和被動土壓力的產(chǎn)生，前提條件是支護結(jié)構(gòu)存在位移；當支護結(jié)構(gòu)沒有位

2、移時，則土對支護結(jié)構(gòu)的壓力為靜止土壓力。 土壓力的分布與支點的設(shè)置及其數(shù)量都有關(guān)系；懸臂支護樁土壓力的實測值與按朗肯公式計算值的對比，非挖土側(cè)實測土壓力小于朗肯主動土壓力，即計算結(jié)果偏大。土的內(nèi)聚力C、內(nèi)摩擦角值可根據(jù)下列規(guī)定適當調(diào)整： 在井點降低地下水范圍內(nèi)，當?shù)孛嬗信潘头罎B措施時，值可提高20%； 在井點降水土體固結(jié)的條件下，可考慮土與支護結(jié)構(gòu)間側(cè)摩阻力影響，將土的內(nèi)聚力c提高20%。,1.靜止土壓力,z,地下室 外墻,靜止土壓力強度（kN/m2),（經(jīng)驗公式）,靜止土壓力合力大小,H,P0,(kN/m),H/3,三角形形心處，距底面 H/3處,或查表,K0 靜止土壓力系數(shù),作用點位置,

3、2.主動土壓力（無粘性土）,z,H,Pa,H/3,墻體移動方向（離開土體）,Ka主動土壓力系數(shù)，KaK0,三角形形心處，距底面 H/3處,方向,水平,作用點位置,主動土壓力合力大小,3.被動土壓力（無粘性土）,z,H,Pp,H/3,墻體移動方向（擠壓土體）,Kp被動土壓力系數(shù)。KaK0Kp,三角形形心處，距底面 H/3處,方向,水平,作用點位置,被動土壓力合力大小,4.主動土壓力、被動土壓力、靜止土壓力關(guān)系,土壓力P,位移,Pa,P0,Pp,PaP0Pp,5.朗肯土壓力理論,假設(shè)：,墻背垂直、光滑、 墻后填土水平。,主動土壓力強度,主動土壓力系數(shù),被動土壓力強度,被動土壓力系數(shù),極限平衡條件,

4、（1）主動土壓力,H,p0,A,B,A點,B點,如果 p0 = 0,A點,B點,位于,如果 C = 0(無粘性土）,A點,B點,Pa,Pa,土壓力合力Pa,壓力圖形面積,（三角形或梯形）,P0 = 0時,均質(zhì)土,成層土,P0,B,C,H1,H2,A,主動土壓力合力？,墻后填土有地下水,B,C,H1,H2,A,z0,土壓力合力,壓力圖形面積,水壓力合力,排水口,已知條件如圖,求：作用在墻上的主動土壓力Pa,例 題,解：,主動土壓力合力Pa,作用點：,方 向：水平,例 題,（2）被動土壓力,H,p0,A,B,A點,B點,如果 p0= 0,A點,B點,如果C = 0(無粘性土）,A點,B點,Pp,P

5、p,土壓力合力Pp,土壓力方向,水平,土壓力作用點,土壓力分布圖形形心,壓力圖形面積（三角形或梯形）,6.庫倫土壓力,（1）思路：,（2）假定,把墻后達到極限平衡的滑動土楔體視為剛體，從滑動土楔體的靜力平衡條件得出土壓力理論。,（1）填土無粘性(C=0),（2）滑動面為一通過墻踵的平面,（3）主動土壓力Pa,（屬平面應(yīng)變問題，取1m長分析）,A,B,C,破壞面與水平面的夾角,W,P,墻土間摩擦角， 也稱為外摩擦角,土的內(nèi)摩擦角,填土坡角,W,土楔體自重 W，大小、方向已知,R,R,破壞面BC上的反力 R，大小未知，方向已知,P,土壓力 P，大小未知，方向已知,墻背傾角,W,R,P,由正弦定理,

6、A,B,C,W,P,R,D,H,由正弦定理,W,R,P,A,B,C,W,P,R,D,即,其中,是假設(shè)的滑動面與水平面的夾角,H,求極值，令,求出破壞角,代入上式,得,即,土壓力強度,（沿墻高）三角形分布,（2）被動土壓力Pp,A,B,C,W,P,R,A,B,C,W,P,R,W,P,R,得,若,與朗肯公式相同,朗肯土壓力理論：,根據(jù)半無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,因不計墻土間摩阻力，求得的Pa偏大，這在擋土 墻設(shè)計中是偏于安全的，求得的Pp偏小，這在橋臺設(shè)計中也是偏于安全的。,庫侖土壓力理論：,根據(jù)墻后土楔體的極限平衡條件求出土壓力,因此，墻背可以不

7、垂直、不光滑、墻后填土不水平,但因假定破壞面是平面，與實際的曲面有出入。,通常，計算主動土壓力誤差在210%，滿足工程所需的精度要求；但被動土壓力計算結(jié)果誤差較大。,并且，上面的公式只適用于無粘性土。,三、特殊情況下土壓力的計算,1、地面局部荷載（1）集中荷載按布辛奈斯克解：,Spangler修正解：,（2）線荷載按布辛奈斯克解：,實測修正解：,近似解：,（3）條形荷載按太沙基公式修正解：,朗肯近似解：,地面附加荷載傳至n層土底面的豎向荷載qn,（1）地面滿布均布荷載q0時，任何土層底面處：（2）離開擋土結(jié)構(gòu)距離為a時,(3)作用在面積為 與擋土結(jié)構(gòu)平行）的地面荷載，離開擋土結(jié)構(gòu)距離時。,四、水壓力,水壓力，主要根據(jù)土質(zhì)情況確定如何考慮水壓力的問題 。對于粘性土，土壤的透水性較差，此粘性土產(chǎn)生的側(cè)向壓力可采用水土合算的方法，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)。對于砂性土，采用水土分算，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。,對比,砂土簡化計算，將水壓力與土壓力分別計算，并把水看作是： 主動壓力=靜止壓力=被動壓力=,懸臂支護樁土壓力分布,