基于等值梁法的基坑支护设计

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1、第24卷第6期土工基础、，b1．24No．62010年l2月SoilEng．andFoundationDec．2010基于等值梁法的基坑支护设计朱丽霞(中国地质大学(武汉)工程学院，武汉430074)摘要：等值梁法是目前基坑支护系统中常用的计算方法。但是，此法对带多支撑的基坑支护的具体设计计算却很少针对山西省昔阳县政府服务大楼的基坑，采用桩锚支护，按等值梁法并结合连续梁法对多支撑支护结构进行具体的设计计算，并对整个设计过程进行了详细的分析，得出可用于工程实践的设计结果。计算过程清晰易懂，适用性强，安全性高。关键词：基坑，等值梁法，桩锚支

2、护，多支撑中图分类号：TU472文献标识码：B文章编号：1004—3152(2O1o)06—0042—041等值梁法原理等值梁法是一种用以计算围护结构内力的方法，适用于带支撑的围护结构。由于该方法较为简便，在实际工作中运用十分广泛。在等值梁法理论中，首先假定桩有足够的嵌固深度，地下部分可近似看作固定端，支锚的位置相当于简支(图1)。在正负弯矩的转折点c处截断，并图2等值梁计算简图令桩的悬臂端为自由支点口，则c段上的弯矩分布不变，af段即为口6的等值梁。于是可以把桩体划(1)根据基坑深度、勘测资料确定主动土压力与分为两段假想梁，上部为简支

3、梁，下部为超静定梁，被动土压力系数，在计算时考虑桩与土之间的摩擦通过计算得到桩身内力。力，即考虑外摩擦角，通常取一(1／a～2／3)，其中为等值内摩擦角。(2)计算作用于桩身上的土压力强度，并绘出土压力强度分布图，利用以下公式求解土压力零点(即b近似零弯点)距基坑底部的距离：图1等值梁作用力分布图e。：q^·K。(1)P。=)，h·K(2)由于地面以下的土压力分布零点位置与弯矩分：yh·K(3)布零点的位置很接近，所以在计算过程中就用土压z一(。+)／(口一ea)(4)力零点代替弯矩零点的位置。这种简化造成的误差式中为地面荷载引起的主动

4、土压力强度(kN／很小，对计算结果影响不大，因此可忽略其影响。n2)；e。为桩后土体的自重应力引起的主动土压力等值梁法可以分成整体等值梁法和分段等值梁强度(kN／m)；e为桩前土体的自重应力引起的被法。本文采用整体等值梁法，其计算简图(图2)及动土压力强度(kN／m。)；q为附加地面荷载强度具体计算步骤如下：(kN／m。)；)，为土体重度(kN／m。)；h为土体厚度(m)；K为主动土压力系数；K为被动土压力系数。收稿日期：2009—11—28作者简介：朱丽霞，女，1985年生，四川自贡人，硕士研究生，主要从事地质灾害治理及基础方面的研究

5、工作。第6期朱丽霞：基于等值梁法的基坑支护设计43(3)将支护桩简化成连续梁，其荷载为土压力，砂岩、灰岩，磨圆度较好，为亚圆形。充填物为粗砾根据假定，连续梁第一段看成悬臂，中间支锚各段为砂，砂粒矿物成分主要为长石、石英。各层土的物理两端固定，最后一段土压力零点处看成铰支，运用结参数见表1。构力学的方法计算固端弯矩。表1土层物理参数表(4)用弯矩分配法平衡支点弯矩。(5)分段计算各支点反力。(6)计算桩的入土深度。以土压力零点为界，土压力零点距基坑底部为上部分，土压力零点以下则为下部分，而桩的入土深度则为二者之和，同时还需乘上一定的安全系

6、数，通常取K一1．1～1．3。2．3土压力计算(7)利用所求各支点反力及弯矩对桩身进行配由于潜水位与桩顶持平，几乎位于同一高程，可筋与锚杆设计，并复核其可靠性及稳定性。认为整个基坑土层位于地下水位以下，处于饱和状态，因此，可按饱和土体重度进行计算。由于场地土2工程实例多为粘性土，故计算土压力时，采用水土合算的方法。另外，基坑边上有土层堆积，还有居民建筑物，2．1工程概况故附加地面荷载取q===60kN／m。。拟建场地位于山西昔阳县新政府服务大楼西侧计算时，用等值内摩擦角计算土压力法，将粘聚一斜坡上，西北高，东南低，高差较大，约3．28m

7、，地力由式(2)折成等值内摩擦角咖，貌单元为黄土丘陵区坡地。西面及北面部分居民平tg(45。一D)一房尚未拆除。基坑开挖9m，在基坑的西侧及北侧有高差5．0ITI～11．66rn的陡坡，其中部分区段坡度在75。～9O。。地下水埋深较浅，初见水位与静止水位基本相(5)平，水位埋深约为1．60m～6．80m，属上层滞水。按库伦土压力三角形计算主动土压力系数K。(其中填土以下粉土及粉质粘土呈饱和状态，湿陷性不明的c、y值均以加权平均值计算，取c一20kPa、—显，故不考虑湿陷性对基础的影响。周围无滑坡及9。、)，一19kN／m。)。黄土潜蚀等

8、不良地质现象存在，建筑条件良好。抗K。一tg(45。一D)=0．4133(6)震设防烈度为Ⅶ度，不考虑液化及震陷的影响。由于朗肯土压力理论假定墙背与填土间无摩擦2．2地层岩性力，但是实际上摩擦力是存在的。若