懸臂式排樁支護的計算ppt課件

1、懸臂式排樁支護的計算,基床系數法,懸臂式圍護結構,懸臂式樁墻是依靠自身的剛度和強度就能維持其穩(wěn)定的圍護結構。 懸臂式樁墻可以在1.52m的狹窄范圍內安置。但懸臂式樁墻的位移比較大，難以滿足周邊環(huán)境的嚴格要求，同時在開挖深度較大時墻身彎矩很大，因此適用的開挖深度也不深；使用條件不當時可能產生圍護結構損壞或嚴重影響環(huán)境的事故,基床系數法,排樁在水平荷載作用下，樁身內力及位移的計算，目前較普遍采用將樁作為彈性地基上的梁，按文克爾假定-梁身任一點的土抗力和該點的位移成比例，這種解法簡稱為彈性地基梁法,其具體的解法大致有三種,直接用數學的方法解樁（即彈性地基梁）在受荷后的彈性撓曲微分方程，求出樁各部分的

2、內力和位移，即數解法； 將樁分成有限段，用差分式近似代替樁的彈性撓曲微分方程中的各階導數式而求解的有限差分法 ； 將樁身劃分為有限單元的離散體，然后根據力的平衡和位移協調條件，解得樁的各部分內力和位移，即有限元法,本節(jié)主要介紹第一種方法即數解法,樁在水平荷載作用下，其水平位移（x）愈大時，側壓力（即土的彈性抗力）（）也愈大，側壓力大小還取決于：土體的性質，樁身的剛度大小，樁的截面形狀，樁的入土深度等。 側壓力的大小可用如下公式表示： =Cx,C土的水平向基床系數（或簡稱基床系數），地基系數等 。 它是反映地基土“彈性”的一個指標，表示單位面積土在彈性限度內產生單位變形時所需施加的力，其大小與地

3、基土的類別、物理力學性質有關。它的單位為KN/m3,大量試驗表明，基床系數C值的大小不僅與土的類別及其性質有關，而且也隨著深度而變化。目前采用的基床系數分布規(guī)律的幾種不同圖式如圖4-9所示,圖4-9基床系數的變化規(guī)律,1)基床系數C隨深度成正比例增加。如圖4-9a所示，即 C=mZ m比例系數。其值可根據試驗實側決定，無實側數據時，可參表4-1及表4-2（公路規(guī)程）中的數值選用。 按此圖式來計算樁在外荷作用下各截面內力的方法通常簡稱為“m”法,2）基床系數C在第一個零變位點（圖4-9b）以下（Zt時）： C=K=常量 當0Zt時，C沿深度成曲線變化（可近似地假定為按直線增加,K值可按實測確定，

4、無實測數據時可參照表4-3中的數據選用。 按此圖式計算樁在外荷作用下的各面截內力的方法，通常簡稱為“K”法,3）基床系數C隨深度成拋物線規(guī)律增加，如圖4-9c所示，即 C=cZ0.5 c比例系數，其值可根據實測確定。無資料時，可參照表4-2選用,表4-1比例系數m,表4-2 非巖石土的比例系數m、K、c值表,注： 1、本表中m值適用于樁在地面處最大位移不超過6mm， 位移較大時適當降低表列數值,2、采用“m”法時，當基礎側面為數種不同土層，應將地面或最大沖刷線以下hm=2(d+1)m深度內的各層土按下列換算式換成一個平均值m值，作為整個深度的m值。式中d為樁的直徑。對于剛性樁，hm采用整個深度

5、h。當hm深度內存在兩層不同土時,3、m0為“m”法相應于深度h處基礎底面圖的豎向地基系數C0（=m0h）隨深度變化的比例系數，當h10m時C0=10m0。 因為據研究分析認為自地面至10m深度處土的豎向抗力幾乎什社么變化，所以C0=10m0； 當h10m是土的豎向抗力幾乎與水平抗力相等，所以10m以下時取C0=m0h=mh,表4-3水平向基床系數kH,這里主要以基床系數隨深度線性變化的“m”法為例子進行介紹 1、樁作為彈性地基上的梁的微分方程式及其解： 樁在水平荷載作用下的不同計算方法，都從一個基本微分方程式出發(fā),如圖4-10所示 ，樁的入土深度為h，樁的寬度為b（或直徑），樁的計算寬度為b

6、1。 樁頂若與地面平齊（z=0）且已知樁頂在水平荷載Q0及彎矩M0作用下， 產生橫向位移x0、轉角0；樁因Q0、M0作用，在不同深度z處產生的橫向位移xz 、轉角z、 彎矩Mz、剪力Qz。 符號規(guī)定為：橫向位移xz（即撓度）順x軸正方向為正值；轉角z逆時針方向為正值；彎矩Mz當左側纖維受拉時為正；橫向力Qz順x軸正方向為正值，如圖4-11所示,圖4-10 樁作為彈性地基 上的梁的計算圖式,圖4-11 xz、z、Mz、Qz的符號規(guī)定,在此情況下，樁產生彈性撓曲，梁軸的撓曲與梁上分布荷載q之間的關系式，即樁的撓曲微分方程為,在深度z處，q=zxb1，而zx=Cxz ，又C=mz代入上式得,或,EI

7、樁身抗撓曲剛度； b1樁的計算寬度。 上式即為按基床系數假定計算樁的基本微分方程式，可改寫為,稱為樁的變形系數,其中,當z=0，該處的橫向位移x0、轉角0、彎矩 M0、剪力Q0可分別表示如下,上式為一個四階線性變形系數齊次常微分方程，可以利用冪級數展開方法求解，其主要結果如下所述,深度z處樁的橫向位移值為 由zx=Cxz, =mzxz，深度z處得樁側向應力為,深度z處得轉角 深度z處的彎矩 深度z處的剪力,上述公式中的A1、B1、C1、D1、C4、D416個系數，可根據z=z查表4-4,表4-4 “m”法計算Mz、Qz的用表,表4-5 “m”法計算HH、HM=MH、MM的用表,2、樁墻的內力、

8、位移計算公式,將整個樁墻分為兩部分：基坑底面以上視為懸臂梁，基坑底面以下視為彈性地基梁，見圖4-12. 樁墻在頂部水平力H、彎矩M以及分布荷載q1、q2作用下，發(fā)生彈性彎曲變形。地基土產生彈性抗力，整個墻體繞著地面以下某點O而轉動，在O點上下，地基土的彈性抗力方向相反,圖4-12 “m”法計算圖式,1)單位力作用于基坑底面時，樁在該處的水平位移和轉角，見圖4-13,圖4-13 單位力和力矩作用時基坑底得位移和轉角 a、b）單位力作用 c、d）單位力矩作用,基坑底面作用單位力H0=1時樁在基坑底面處的水平位移HH（m/KN）和轉角MH（rad/KN）為： 樁底置于非巖石地基中,樁底置于巖石內,基

9、坑底面作用單位力M0=1時樁在基坑底面處的水平位移HM（m/KNm）和轉角MM（rad/KNm）為： 樁底置于非巖石基中,樁底置于巖石,式中 Kh樁底轉動對基坑底面處樁變形的影響系數； I，I0樁身和樁底斷面慣性矩，當 當樁立于巖層面上且； C0樁底處豎向地基系數，按表4-2的注 確定。 A1、B1、C1、D1諸系數根據樁埋入基坑底部的換算深度h=z查表4-4、4-5,2)在M0和H0作用下，彈性固定于地基內的樁的內力、變位和位移的彈性抗力計算為表4-6,表4-6,3）樁的計算寬度。樁承受水平推力后，樁體側面產生的土抗力實際為空間情況，樁體為矩形或圓形時力的效應也不一樣。 通過試驗認為，考慮上

10、述因素，將空間受力轉換成平面受力，計算樁側面土的抗力時，土抗力計算寬度b1取值見表4-7,表4-7 樁的計算寬度,對n個樁組成的樁排，其側面土抗力計算寬度顯然為nb1，但不得大D+1（m）且其中的每一個b1，應滿足 見圖4-14,圖4-14 樁的計算寬度,懸臂樁在深基坑支護中的應用,1 工程概況 某商業(yè)大樓位于成都市區(qū)中心地帶, 東臨人口密集的商業(yè)步行街, 南臨街道, 西面和北面臨商業(yè)廣場擬建大樓主樓37層, 設3層地下室, 開挖深度最深處達15m , 基坑形狀近似正方形50m50m,2 設計概況,基坑采用懸臂樁支護, 共布置人工挖孔樁80根, 樁間距2.5m ,樁徑1.2m , 樁長18.7

11、m , 嵌人卵石層4.5m ,護壁厚15cm ； 樁頂采用聯系冠梁將護壁樁連為一個整體,冠梁截面尺寸600mm1200mm,樁芯混凝土采用C25； 懸臂樁間采用掛鋼筋網噴射混凝土面板進行支擋,3 計算原理,懸臂樁的計算原理采用基床系數法（“m”法）； 直接用數學方法解樁(彈性地基梁)在受荷后的彈性撓曲微分方程, 求出樁各部分的內力和位移,基床系數變化如圖所示,基床系數C變化規(guī)律,根據公式可求出深度z 處樁的橫向位移、側向應力、彎矩和剪力，從而可進行配筋計算。 經計算, 懸臂樁配2025 的受力鋼筋及816的構造鋼筋,4 變形監(jiān)測,在施工過程中嚴格遵守信息法施工的具體要求, 沿基坑周邊中點布置4 個變形監(jiān)測點, 采用瑞士徠卡TCR7O2激光全站