地体车站围护结构计算

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1、二、围护结构设计1．荷载计算(1)土压力与围护墙变位的关系静止土压力(a)静止土压力第三节地铁车站结构设计地铁车站围护结构的类型（型式）将在后面的“车站施工”中讲述，此处重点介绍围护结构计算。二、围护结构设计(b)开挖后的静止压力(c)墙变位二、围护结构设计墙背侧土压力向主动土压力发展，基坑侧的土压力向被动土压力发展。(d)变形后土压力(2)粘性土地层产生的侧压力在围护计算时宜采取水、土压力合算,一般多用朗金土压力公式。被动土压力：二、围护结构设计主动土压力：式中——各层土的天然重度；——各层土的厚度；——各层土的

2、粘聚力和内摩擦角。二、围护结构设计(3)砂性土地层产生的侧压力在围护计算时宜将水、土压力分开计算，土压力采用郎金土压力，水压力则采用全水压力。土压力：式中——地下水位以上的层土用天然重度，地下水位以下的土层用浮重度；二、围护结构设计水压力：基坑施工时，基坑内降水形成围护结构内外水头差，地下水会从坑外流向坑内，若为稳态渗流，那么水压力的计算可近似采用直线比例法，即假定渗流中水头损失是沿围护结构渗流轮廓线均匀分配的，其计算公式为：式中：Hi为围护结构流线上某点i的渗流总水头；L为经折算后的围护结构的渗流总长度；Si为自

3、i点沿围护结构轮廓线至下游端点的折算长度；h0——上下游总水头差。二、围护结构设计渗透情况下的水压力:L=H+d-j+d-i=H+2d-i-jSi=2(d-i)h0=H+d-jdjHiγw(d-i)ufufγw(H+d-j)式中——水的重度。二、围护结构设计(4)地面超载引起的侧压力①均布的地面超载产生的侧压力qσh(a)二、围护结构设计②集中荷载产生的侧压力(b)x=mHVZ=nHHσhm＞0.4时m≤0.4时式中V——地面集中荷载。二、围护结构设计③线荷载作用下产生的侧压力(c)x=mHqZ=nHHσhm＞0.

4、4时m≤0.4时式中q——线荷载。二、围护结构设计(5)地面不规则时的侧压力围护墙上的主动土压力：式中——地表斜坡面与水平面的夹角。二、围护结构设计2．地层反力系数的确定单道及多道支撑的围护结构，其内力计算一般采用竖向弹性地基梁方法。基坑开挖面以下土层的水平抗力(基坑侧)σx等于该点的地层反力系数Kx与该点的水平位移x的乘积，即：(1)常数法:假定地层反力系数沿深度方向均匀分布。二、围护结构设计(2)“m”法：假定土的地层反力随深度成正比的增加。(3)“K”法：假定围护结构在土中弹性曲线的第一个横向位移零点以下的地

5、层反力系数为一常数，而地面至第一横向位移零点之间的地层反力系数随深度按直线增大。(b)(c)(a)二、围护结构设计3．围护结构的稳定分析——入土深度的确定为了节省工程造价，在保证是安全要求的前提下，应尽量减短入土深度。归纳起来主要是基坑的整体失稳、隆起失稳、管涌失稳、底鼓失稳等几方面的问题。(a)支撑强度，刚度不够二、围护结构设计(b)整体滑动失稳滑动面(c)踢脚引起隆起失稳二、围护结构设计管涌(d)砂地层管涌失稳定承压水不透水层(e)底鼓失稳二、围护结构设计(1)根据抗基坑整体滑动失稳的稳定条件确定入土深度在整体

6、失稳时，坑底被动侧达到被动土压力(假定滑裂面通过墙底)。安全系数：在求Pa时，不计上部土压力。单撑或最下一道撑DPaPpLpLa二、围护结构设计(2)根据基坑抗隆起的稳定条件确定入土深度基坑开挖后，会不会产生隆起失稳，取决于地质条件、入土深度以及基坑尺寸和形状等。①计及墙体极限弯矩的抗隆起方法开挖面以下的墙体能起到帮助基底抵抗基底土体隆起的作用，并假定沿墙体底面滑动，认为墙体地面以下的滑动面为一圆弧。二、围护结构设计ZdzO′DAZBCdτ′″zτ″zτ′zαqf=γH+qdαMbE地面荷载q基坑底面H产生滑动的力

7、为土体重量及地面超载q。抵抗滑动力则为滑动面上的土体抗剪强度，对于非理想粘性土来说，其内摩擦角φ≠0，因此在计算滑动面上的抗剪强度时应采用的公式，不能只单纯考虑(c为粘聚力)。二、围护结构设计将滑动力与抗滑动力分别对圆心O取力矩滑动力矩：二、围护结构设计抗滑动力矩：式中D——入土深度；H——基坑开挖深度；——分别为土体重度，粘聚力和内摩擦角；——基坑底面处墙体的极限抵抗力矩，可采用该处的墙体设计力矩；二、围护结构设计抗隆起安全系数公式为Ks≥(1.7~2.5)。二、围护结构设计②同时考虑基底承载力的抗隆起法qA′B

8、B′DDγ2Dγ1(H+D)+qHτ基坑底要求Ks≥(1.7~2.5)。式中D——入土深度；H——基坑开挖深度；γ1——坑外地表至围护墙底，各土层天然重度的加权平均值；γ2——坑内底以下至围护墙底，各土层天然重度的加权平均值；c——坑内底土体的内聚力；q——地面超载；Nq、Nc——地基承载力的系数。二、围护结构设计用Prandtl公式，Nq、Nc分别为：二、