基坑工程內(nèi)支撐的設(shè)計與計算

1、基坑工程內(nèi)支撐系統(tǒng)的設(shè)計與計算中南勘察設(shè)計院巖土工程設(shè)計中心2011年09月提綱l前言l一、基坑工程設(shè)計應(yīng)具備的資料l二、基坑工程設(shè)計的內(nèi)容l三、基坑設(shè)計中概念設(shè)計的重要性l四、內(nèi)支撐體系的構(gòu)成l五、支撐系統(tǒng)的設(shè)計l 支撐的結(jié)構(gòu)型式(支撐材料的選擇)l 支撐結(jié)構(gòu)體系的布置l 水平支撐的豎向設(shè)置l 斜撐體系的豎向布置l 支撐節(jié)點的構(gòu)造l 水平支撐體系的設(shè)計計算l 豎向支撐體系的設(shè)計計算l 坑內(nèi)被動區(qū)加固設(shè)計計算l 換撐設(shè)計l六、近年來的有關(guān)工程照片l結(jié)束語前言l 自二十世紀(jì)末以來，我國一直處于房地產(chǎn)投資與市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的熱潮之中，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化步伐的加快，為滿足日益增長的市民出行、軌道

2、交通換乘、商業(yè)、停車等功能的需要，在用地愈發(fā)緊張的密集城市中心，結(jié)合城市建設(shè)和改造開發(fā)大型地下空間已成為一種必然，如高層建筑多層地下室、地下鐵道及地下車站、地下道路、地下停車庫、地下街道、地下商場、地下倉庫、地下人防以及多種地下民用和工業(yè)設(shè)施等。這些地下空間開發(fā)規(guī)模越來越大，基坑的深度也越來越深，這些深大基坑通常都位于密集的城市中心，常常緊鄰建筑物、交通干線、地鐵隧道及各種地下管線，施工場地緊張、施工條件復(fù)雜、工期緊迫。所有這些導(dǎo)致基坑工程的設(shè)計和施工的難度越來越大。l 二十世紀(jì)是橋梁的世紀(jì)，二十一世紀(jì)是地下空間的世紀(jì)。 前言l巖土設(shè)計中心兩年以來承擔(dān)的設(shè)計任務(wù)：l 1、荊州北京路地下商業(yè)街基

3、坑支護(hù)；2、萬達(dá)積玉橋廣場；l 3、首義南軸線廣場；4、長沙運(yùn)達(dá)國際廣場；l 5、金地名郡；6、融科天城二期、三期 ；7、長江委設(shè)計大樓l 8、二炮學(xué)院公寓樓基坑。l目前正承擔(dān)的設(shè)計任務(wù)：l 1、黃石MALL城；2、月湖琴聲；l 3、武漢地鐵3號線升官渡停保場；l 4、長沙運(yùn)達(dá)中央廣場等。l 以上基坑共同特點是：面積巨大，周邊環(huán)境、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件復(fù)雜，開挖深度較大，工期要求緊，設(shè)計與施工難度大。 一、基坑工程設(shè)計應(yīng)具備的資料l 1、巖土工程勘察報告與水文地質(zhì)勘察報告；l 2、用地紅線圖、周邊地形圖；l 3、周邊相關(guān)建（構(gòu)）筑物、管線的調(diào)查資料等環(huán)境資料；l 4、建筑總平面圖及主體工程地

4、下建筑、結(jié)構(gòu)施工圖（含樁位圖）；l 5、相鄰地下工程施工情況和經(jīng)驗性資料；l 6、基礎(chǔ)施工對基坑支護(hù)設(shè)計的要求；l 7、基坑周邊的地面堆載和活荷載。二、基坑工程設(shè)計的內(nèi)容l 1、環(huán)境影響與保護(hù)要求；l 2、支護(hù)體系的方案比較和選型；l 3、基坑的穩(wěn)定性驗算；l 4、支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、承載力和變形計算；l 5、降水技術(shù)要求與計算、隔滲的設(shè)計；l 6、基坑開挖與降水對基坑內(nèi)外環(huán)境影響評估；l 7、基坑監(jiān)測要求；l 8、基坑工程施工圖。三、基坑設(shè)計中概念設(shè)計的重要性l 一、概念設(shè)計是由分析到生成方案的一系列有序的、可組織的、有目標(biāo)的設(shè)計活動。巖土工程越來越重視概念設(shè)計，狹義的概念設(shè)計可以理解為框架設(shè)計

5、，從總體上勾劃出設(shè)計框架，以備進(jìn)一步細(xì)化。廣義的概念設(shè)計可以理解為一種設(shè)計思想。l 二、巖土工程概念設(shè)計：從事物的總體上和本質(zhì)上把握設(shè)計，對設(shè)計的最終效果有一個直觀的了解。在充分了解功能要求和撐握必要的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計條件的概化，首先根據(jù)方案的適宜性和有效性、施工的可操作性和質(zhì)量的可控性、環(huán)境條件和可能產(chǎn)生的負(fù)面影響、經(jīng)濟(jì)性等方面，先定性分析，從概念上選定一個或幾個方案，然后進(jìn)行必要的驗算定量分析，再經(jīng)過施工檢驗和監(jiān)測，逐步完善設(shè)計。l 三、概念設(shè)計，必須對原理有深刻的理解，有豐富的經(jīng)驗總結(jié)，有靈活的運(yùn)作能力，總攬全局，掌握影響工程成敗的關(guān)鍵，對設(shè)計的實施效果要有基本正確的估計。l 四、合格的

6、巖土工程師不應(yīng)盲目地照搬照抄規(guī)范，而應(yīng)將其作為一種指南、參考，在實際設(shè)計中作出正確的選擇。三、基坑設(shè)計中概念設(shè)計的重要性l 五、顧寶和大師認(rèn)為：土工問題分析由于計算條件的模糊性和信息的不完全性，單純力學(xué)計算不能解決實際問題，需要巖土工程師綜合判斷。不求計算精確，只求判斷正確。l 太沙基語：巖土工程與其說是一門科學(xué)，不如說是一門藝術(shù)。l 六、基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不確定因素很多：土壓力的合理選用，計算模型的選擇，計算參數(shù)的確定等都需要巖土工程師綜合判斷，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計具有明顯的概念性，具有很強(qiáng)的藝術(shù)性。三、基坑設(shè)計中概念設(shè)計的重要性l 七、基坑工程內(nèi)支撐設(shè)計應(yīng)按穩(wěn)定性、變形控制設(shè)計l （1）當(dāng)

7、基坑周圍空曠，允許基坑周圍地基土體產(chǎn)生較大的變形時，基坑圍護(hù)設(shè)計可按穩(wěn)定性控制設(shè)計；l 按穩(wěn)定性控制設(shè)計只要求基坑圍護(hù)體系滿足穩(wěn)定性要求，允許產(chǎn)生較大的變形。l （2）當(dāng)基坑環(huán)境條件緊張，而不允許基坑周圍地基土產(chǎn)生較大變形時，基坑支護(hù)設(shè)計應(yīng)按變形控制設(shè)計。三、基坑設(shè)計中概念設(shè)計的重要性l （3）基坑按變形控制設(shè)計中，基坑變形不是越小越好，應(yīng)以基坑變形不會影響周圍道路、地下管線、建筑物的正常使用為準(zhǔn)，合理確定變形量。這直接涉及到工程投資、環(huán)境影響問題。l 八、應(yīng)用和評價基坑支護(hù)設(shè)計軟件問題：基坑支護(hù)離開設(shè)計軟件不行，但只依靠設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計也不行。基坑工程的許多分析方法都是來自工程經(jīng)驗的積累和案

8、例分析，而不是來自精確的理論推導(dǎo)，在應(yīng)用軟件進(jìn)行設(shè)計計算時，應(yīng)結(jié)合具體情況綜合判斷。四、內(nèi)支撐體系的構(gòu)成l （一）基本構(gòu)件：支護(hù)樁（墻）、圍檁、水平支撐、鋼立柱、立柱樁。支撐支撐立柱立柱立柱樁立柱樁圍護(hù)墻圍護(hù)墻圍檁圍檁坑底坑底加固加固四、內(nèi)支撐體系的構(gòu)成l實例五、支撐系統(tǒng)的設(shè)計l 支撐系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)包含以下內(nèi)容：l 支撐的結(jié)構(gòu)型式(支撐材料的選擇)l 支撐結(jié)構(gòu)體系的布置l 水平支撐的豎向設(shè)置l 斜撐體系的豎向布置l 支撐節(jié)點的構(gòu)造l 水平支撐體系的設(shè)計計算l 豎向支撐體系的設(shè)計計算l 坑內(nèi)被動區(qū)加固設(shè)計計算l 換撐設(shè)計支撐的結(jié)構(gòu)型式(支撐材料的選擇)l 一、支撐結(jié)構(gòu)可采用鋼支撐；l 優(yōu)點：自重輕

9、、安裝和拆除方便、施工速度快、可以重復(fù)利用（環(huán)保、綠色）。且安裝后能立即發(fā)揮支撐作用，減少由于時間效應(yīng)而增加的基坑位移是十分有效的。l 缺點：節(jié)點構(gòu)造和安裝相對比較復(fù)雜，施工質(zhì)量和水平要求較高。適用于對撐、角撐等平面形狀簡單的基坑。l 二、支撐結(jié)構(gòu)可采用鋼筋混凝土支撐；l 優(yōu)點：剛度大，整體性好，布置靈活，適應(yīng)于不同形狀的基坑，而且不會因節(jié)點松動而引起基坑位移，施工質(zhì)量容易得到保證。l 缺點：現(xiàn)場制作和養(yǎng)護(hù)時間較長，拆除工程量大，支撐材料不能重復(fù)利用。l 三、支撐結(jié)構(gòu)可采用鋼支撐與鋼筋混凝土支撐的組合；支撐的結(jié)構(gòu)型式(支撐材料的選擇)l四、選型時應(yīng)考慮的因素：l1、基坑的平面形狀、尺寸和開挖深

10、度；l2、基坑周邊環(huán)境條件；l3、圍護(hù)結(jié)構(gòu)（樁、墻）的型式；l4、土方開挖與支撐安裝工序；l5、支撐拆除方式；l6、主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工要求。內(nèi)支撐工程實例l邊桁架與鋼管對撐內(nèi)支撐工程實例l鋼砼支撐內(nèi)支撐工程實例l混合支撐結(jié)構(gòu)支撐結(jié)構(gòu)體系的布置l 內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)可采用水平支撐體系或豎向斜撐體系。水平支撐體系通常由圍檁、水平支撐和立柱三部分組成；豎向斜撐體系通常由圍檁、斜撐和斜撐基礎(chǔ)等構(gòu)件組成。l 一、內(nèi)支撐的結(jié)構(gòu)選型與布置應(yīng)綜合考慮基坑形狀、開挖深度、周圍環(huán)境及施工順序等因素，并盡可能對稱、均勻布置。l 水平支撐可采用由對撐、角撐、圓環(huán)撐、邊桁架及連系桿件等結(jié)構(gòu)型式組成的平面結(jié)構(gòu)。l 二、支撐桿件

11、宜避開主體地下結(jié)構(gòu)的墻、柱等豎向構(gòu)件。不應(yīng)妨礙地下室主體結(jié)構(gòu)施工。l 三、水平支撐應(yīng)在同一平面內(nèi)形成整體，上、下各道支撐桿件的中心線宜布置在同一豎向平面內(nèi)。l 四、水平支撐的立柱宜盡量設(shè)置在支撐的節(jié)點處。支撐的平面布置應(yīng)有利于利用工程樁作為支撐立柱。l 五、支撐的平面布置應(yīng)盡量便于土方開挖。l 六、對于大型深基坑，支撐的平面布置應(yīng)有利于主體結(jié)構(gòu)分區(qū)分片施工，有利于基坑中主樓的施工。支撐結(jié)構(gòu)體系的布置七、支撐桿件相鄰水平距離應(yīng)確保支撐系統(tǒng)整體變形和支撐構(gòu)件承載力在要求范圍內(nèi)，即支撐的平面布置應(yīng)有利于支撐桿件的設(shè)計。當(dāng)支撐系統(tǒng)采用鋼砼圍檁時，間隔一般為8.010.0m。當(dāng)采用鋼圍檁時，支撐點間距不

12、宜大于4m；當(dāng)相鄰支撐之間的水平距離較大時，應(yīng)在支撐端部兩側(cè)與圍檁之間設(shè)置八字撐，八字撐宜左右對稱，與圍檁的夾角不宜大于60度。八、基坑平面設(shè)計應(yīng)盡量避免出現(xiàn)陽角，當(dāng)不可避免時，應(yīng)作加強(qiáng)設(shè)計。九、水平支撐整體或單獨受力單元宜必須與圍檁共同宜必須與圍檁共同組成幾何不變體系，優(yōu)先采用優(yōu)先采用超靜定體系。為防止一個方向支撐的位移致使另一個方向支撐失穩(wěn)，宜采用基坑長邊短向?qū)敁闻c角撐分別受力的結(jié)構(gòu)形式，或如加強(qiáng)圍檁式、格構(gòu)式及加強(qiáng)角撐式結(jié)構(gòu)。采用縱橫對頂式支撐時宜應(yīng)加設(shè)一定數(shù)量的斜桿，增加支撐平面內(nèi)支撐平面內(nèi)抗變形變形剪和抗壓曲變形能力。按剛結(jié)點設(shè)計的結(jié)點，應(yīng)采取有效措施保證結(jié)點的連結(jié)剛度按剛結(jié)點設(shè)計

13、的結(jié)點，應(yīng)采取有效措施保證結(jié)點的連結(jié)剛度。支撐結(jié)構(gòu)的平面布置與實例l平面布置平面布置比較類類 型型優(yōu)優(yōu) 點點缺缺 點點傳力路徑明確，各部傳力路徑明確，各部分相互牽連較少，系分相互牽連較少，系統(tǒng)穩(wěn)定性好統(tǒng)穩(wěn)定性好影響坑內(nèi)作業(yè)空間影響坑內(nèi)作業(yè)空間剛度大，有利于控制剛度大，有利于控制變形，系統(tǒng)穩(wěn)定性好變形，系統(tǒng)穩(wěn)定性好對土方出坑形成障礙，需要設(shè)對土方出坑形成障礙，需要設(shè)置運(yùn)土棧橋置運(yùn)土棧橋?qū)觾?nèi)作業(yè)空間影響對坑內(nèi)作業(yè)空間影響較小，各部分相互牽較小，各部分相互牽連較少，便于出土連較少，便于出土僅適應(yīng)面積較小的接近正方形僅適應(yīng)面積較小的接近正方形的基坑的基坑中間空間大，有利于中間空間大，有利于坑內(nèi)作業(yè)坑

14、內(nèi)作業(yè)不適應(yīng)非均勻荷載，在土質(zhì)不不適應(yīng)非均勻荷載，在土質(zhì)不均或土方開挖不對稱的情況下均或土方開挖不對稱的情況下圓環(huán)易發(fā)生漂移圓環(huán)易發(fā)生漂移支撐結(jié)構(gòu)體系的布置與實例l 對平面形狀復(fù)雜的基坑，可采用對撐、角撐或邊桁架組成的平面結(jié)構(gòu)體系。支撐結(jié)構(gòu)體系的布置與實例支撐結(jié)構(gòu)體系的布置與實例l 當(dāng)需要在坑內(nèi)留出較大作業(yè)面時，可采用角撐、環(huán)形支撐體系。支撐結(jié)構(gòu)體系的布置與實例l 鋼結(jié)構(gòu)支撐和基坑周圍環(huán)境有特殊要求的鋼筋混凝土支撐，宜優(yōu)先采用相互正交、均交布置的對撐體系或桁架式對撐。支撐結(jié)構(gòu)體系的布置與實例l對長方形基坑可采用對撐與角撐。支撐結(jié)構(gòu)體系的布置與實例l混合結(jié)構(gòu)：雙排樁與內(nèi)支撐相結(jié)合。支撐結(jié)構(gòu)體系的

15、布置與實例l混合結(jié)構(gòu)：雙排樁與內(nèi)支撐相結(jié)合。支撐結(jié)構(gòu)體系的布置與實例l混合結(jié)構(gòu)TXYZWVUSQPOKJTRNMLIHGFEDCBA水平支撐的豎向設(shè)置l 豎向設(shè)置應(yīng)綜合考慮支護(hù)樁（墻）受力、土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工等因素?；迂Q向支撐的數(shù)量主要受巖土層的地條件、環(huán)境保護(hù)要求等的影響。l 一、在豎向平面內(nèi)，水平支撐的層數(shù)應(yīng)根據(jù)基坑開挖深度、土方開挖、圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型及工程經(jīng)驗，由圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計算工況確定；l 二、支撐的標(biāo)高設(shè)置應(yīng)有利于控制支護(hù)樁（墻）的內(nèi)力與變形；l 三、上下各層水平支撐的軸線應(yīng)盡量布置在同一豎向平面內(nèi)，相鄰各道水平支撐之間的凈距以及支撐與基底之間的凈距不宜小于3米；l 三、支撐與其下在

16、拆撐前需要施工的底板或樓板凈距不宜小于500mm；考慮到防水施工、鋼筋的連接等，與其下需要施工的地下室外墻的凈距不小于1200mm。且應(yīng)滿足墻、柱豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的插筋與外墻止水鋼板高度要求。l 四、首道水平支撐和圍檁的布置宜盡量與圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)的頂圈梁相結(jié)合。在環(huán)境條件允許時，可盡量降低首道水平支撐。當(dāng)設(shè)置多層水平支撐時，最下一層支撐的標(biāo)高在不影響基礎(chǔ)底板施工的前提下，應(yīng)盡可能降低。斜撐體系的豎向布置l 當(dāng)基坑開挖深度不大而平面尺度很大時，可采用豎向斜撐體系作內(nèi)支撐。l 一、斜撐與水平面的夾角一般不宜超過35度，軟土地區(qū)不宜大于26度。l 二、斜撐基礎(chǔ)應(yīng)具備可靠的水平和垂直承載能力，斜撐與基礎(chǔ)、斜撐

17、與圍檁之間的連接應(yīng)滿足斜撐桿件內(nèi)力的傳遞要求。l 三、斜撐長度超過15米時，應(yīng)在斜撐中部位置加設(shè)豎向立柱。l 四、斜撐基礎(chǔ)與圍護(hù)墻之間的水平距離，應(yīng)考慮滿足基坑內(nèi)側(cè)留土坡的穩(wěn)定性及圍護(hù)墻的側(cè)向變形控制要求確定。l 在基坑中部的土方開挖后和斜撐未形成前，基坑變形取決于圍護(hù)墻內(nèi)側(cè)預(yù)留的土堤對墻所提供的被動抗力，因此保持土堤的穩(wěn)定至關(guān)重要，必要應(yīng)進(jìn)行預(yù)加固或采取支擋措施。l 五、斜撐的設(shè)置應(yīng)盡量不影響主體結(jié)構(gòu)的施工。支撐節(jié)點的構(gòu)造l一、支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計，除確定構(gòu)件截面外，須重視節(jié)點的構(gòu)造設(shè)計。l二、實例如下：l1、支撐梁之間的節(jié)點構(gòu)造：l2、支撐梁與圍檁之間的節(jié)點構(gòu)造：l3、支撐梁與立柱之間的節(jié)點構(gòu)造

18、：支撐節(jié)點的構(gòu)造l水平支撐節(jié)點支撐節(jié)點的構(gòu)造l水平支撐與立樁節(jié)點支撐節(jié)點的構(gòu)造l實例水平支撐體系的計算l 水平支撐系統(tǒng)計算可分為在土壓力作用下的水平支撐計算和豎向作用下的水平支撐計算。l 一、內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)可按“彈性支點法” 進(jìn)行計算，也可采用其它滿足位移協(xié)調(diào)條件的方法計算，對于特別重要的基坑工程可采用空間有限元方法計算校核。l 現(xiàn)階段水平支撐系統(tǒng)平面內(nèi)的內(nèi)力和變形計算一般采用相對簡單的平面模型進(jìn)行分析計算。即將支撐體系從整個支護(hù)結(jié)構(gòu)體系中截離出來，此時內(nèi)支撐（包括圍檁和支撐桿件）形成一自身平衡的封閉體系，該體系在土壓力作用下的受力特性可采用桿系有限元計算分析。水平支撐體系的計算l 1、樁墻支

19、護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，以及沿基坑周邊內(nèi)支撐設(shè)置深度處每延長米支撐力標(biāo)準(zhǔn)值按樁錨（撐）支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，當(dāng)土壓力不均衡時，對頂撐可按土壓力大者進(jìn)行計算 。l 2、采用平面豎向彈性地基梁法或平面連續(xù)介質(zhì)有限元法需先確定彈性支座的剛度。對采用對撐、角撐等支撐形式的基坑內(nèi)支撐點的彈性支座的壓縮彈簧剛度KB，可按下式計算：l 3、對于復(fù)雜的支撐平面，宜根據(jù)體系整體模型得到平均的壓縮彈簧剛度KB，可按以下公式 計算：SlEAkB2pkB水平支撐體系的計算l 二、采用天漢軟件進(jìn)行樁墻撐錨結(jié)構(gòu)彈性抗力法計算要注意的問題：l 1、逆工況：逆工況信息用于描述基坑開挖到底后，因結(jié)構(gòu)施工需要而進(jìn)行的回填、支撐拆除、換撐

20、等情況。逆工況信息對“m”法有影響。 l (1)計算項目中，可以不進(jìn)行逆工況分析，也可以進(jìn)行多項逆工況分析。l (2)“拆除支撐號”指本逆工況需要拆除的支撐號，計算分析時，是將該層支撐原支撐力作為外荷載施加于結(jié)構(gòu)上的。一個逆工況信息中，必須有一個拆除支撐號。結(jié)構(gòu)體系中，同一支撐只能拆除一次。l (3)“是否回填”用于控制本逆工況則否有回填。對于第一逆工況，其回填厚度指從回填深度到基底的高度。對于非第一逆工況，其回填厚度為回填深度到其前逆工況已填深度的高度。l (4)“回填模式”可以是“彈性”或“剛性”回填?！皠傂浴被靥钣糜诿枋龌炷翝补嗟惹闆r。剛性回填時，“回填m值”無效，程序中將m值處理為很

21、大。l (5)“是否添加支撐”控制本逆工況是否有新的支撐結(jié)構(gòu)參與工作。 l (6)“支撐模式”用于定義新支撐的模擬方式?？梢允恰皬椥浴被颉皠傂浴薄τ凇皠傂浴敝?，其剛度系數(shù)值無效，程序中，將其處理為很大的剛度。支撐體系的設(shè)計計算l2、彈抗法計算結(jié)果的選?。ㄈ缦聢D示）=525KN.m撐錨力設(shè)計參數(shù): 支撐1軸向壓力設(shè)計值:(正工況)=167KN/延米逆工況換撐設(shè)計參數(shù):第1道換撐(深度=3.6m)軸向壓力設(shè)計值=230KN/延米0020020002468101214土壓力(kPa)深度(m)EaaEp1aEp2bEp3-75-75-50-50-25-2500252550507575024681

22、01214位移(mm)深度(m)aS1aS2bS3103KN0020020040040060060002468101214彎矩(KN.m)深度(m)aM1aM2bM3103KN0020020040040060060002468101214剪力(KN)深度(m)aQ1aQ2bQ3103KN樁墻撐錨結(jié)構(gòu)彈性抗力法計算結(jié)果圖(天漢V2005.1)縱向每延米計算結(jié)果(標(biāo)準(zhǔn)值、計算深度=6.05m)項目名稱: 融科天城三期 DEF剖面開挖深度=7.5m按1排撐錨結(jié)構(gòu)計算分析共分3工況(a=2,b=1)土壓力按朗肯理論計算(總應(yīng)力法)aSmax=9mm(d=2.4m、step=2)aMmax=331KN.

23、m(d=4.7m、step=2) aQmax=182KN(d=7.8m、step=2)被動區(qū)最小抗力安全系數(shù)：aKtk_min=2.715(step=2、=1.2,滿足) aEptk=719.9KN(step=2)aEp=1955.1KN(step=2)逆工況分析結(jié)果bSmax=9mm(d=0m、step=3)bMmax=278KN.m(d=5.3m、step=3) bQmax=173KN(d=7.8m、step=3)樁排結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù):間距=1.4m、D=1m、設(shè)計樁長=14.0m、嵌入深度=7.9m、滿足樁長構(gòu)造要求、樁身彎矩設(shè)計值:(正工況)=626KN.m、(逆工況)支撐體系的設(shè)計計算l

24、 2、天漢平面有限元計算l （1）約束點的設(shè)置問題l A、節(jié)點約束信息含義l 節(jié)點約束直接依附于節(jié)點。體系中，節(jié)點約束分為單項約束，雙項約束和全約束。單項約束包括X向、Y向和轉(zhuǎn)角M的約束；雙項約束包括XY、XM、YM約束；全約束指XYM向都約束。為了便于圖形表示，每項約束又包含了繪制方向信息。如X向約束，可以向左繪制，也可以向右繪制。l B、對于內(nèi)支撐平面剛架而言，實際上并沒有明確的約束點，設(shè)定約束點，完全是有限元求解的需要，即防止整個結(jié)構(gòu)剛體發(fā)生平移或轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致計算發(fā)散無解。一般可考慮在結(jié)構(gòu)上施加不相交于一點的三個約束鏈桿，形成靜定約束結(jié)構(gòu)，此時約束鏈桿不產(chǎn)生反力，可保證分析得到的結(jié)果與不添

25、加約束鏈桿時得到的結(jié)果一致。l C、約束點最好選擇在邊中點附近，一條邊只能設(shè)定一個約束點，只需限制與邊平行方向的位移，而不限制與邊垂直方向的位移與轉(zhuǎn)角。l （2）設(shè)定的約束點處算出的不平衡力和力矩愈小愈好。約束不當(dāng)，則會使計算模型產(chǎn)生較大的漂移現(xiàn)象或使內(nèi)力計算誤差太大。l （3）如發(fā)現(xiàn)樁墻計算的位移值與內(nèi)支撐有限元計算的位移值不協(xié)調(diào)，相差過大，則可調(diào)整支點剛度系數(shù)，重新計算樁墻，再將計算得到的支點力應(yīng)用于內(nèi)支撐計算，直到大到滿足變形協(xié)調(diào)。支撐體系的設(shè)計計算l（4）天漢軟件的工作區(qū)：工作區(qū)視圖分為5種顯示模式，即信息輸入編輯模式和結(jié)構(gòu)軸力圖、剪力圖、彎矩圖與位移圖模式。l輸入的水平單元荷載值為樁

26、墻單元計算的支撐軸向力標(biāo)準(zhǔn)值。輸出的軸力、剪力、彎矩均為標(biāo)準(zhǔn)值。支撐體系的計計算l信息輸入 E1(m1)E2(m1)E3(m1)E4(m1)E5(m1)E6(m1)E7(m1)E8(m1)E9(m1)E10(m1)E11(m1)E12(m1)E13(m1)E14(m1)E15(m1)E16(m1)E17(m1)E18(m1)E19(m1)E20(m1)E21(m1)E22(m1)E23(m1)E24(m1)E25(m1)E26(m1)E27(m1)E28(m1)E29(m1)E30(m1)E31(m1)E32(m1)E33(m2)E34(m2)E35(m2)E36(m2)E37(m2)E38(

27、m2)E39(m2)E40(m2)E41(m2)E42(m2)E43(m2)E44(m2)E45(m2)E46(m2)E47(m2)E48(m2)E49(m2)E50(m2)E51(m2)E52(m2)E53(m2)E54(m2)E55(m2)E56(m2)E57(m2)E58(m2)E59(m2)E60(m2)E61(m2)E62(m2)E63(m2)E64(m2)E65(m2)E66(m2)E67(m2)E68(m2)E69(m3)E70(m3)E71(m3)E72(m3)E73(m3)E74(m3)E75(m3)E76(m3)E77(m3)E78(m3)E79(m3)E80(m3)E81

28、(m3)E82(m3)E83(m3)E84(m3)E85(m3)E86(m3)E87(m3)E88(m3)E89(m3)E90(m3)E91(m3)E92(m3)E93(m3)E94(m3)E95(m3)E96(m3)E97(m3)E98(m3)E99(m3)E100(m3)E101(m3)E102(m3)E103(m3)E104(m3)E105(m2)E106(m2)E107(m2)E108(m2)E109(m2)E110(m2)E111(m2)E112(m2)E113(m2)E114(m2)E115(m2)E116(m2)E117(m2)E118(m2)E119(m1)E120(m1)E1

29、21(m3)E122(m3)E123(m3)E124(m3)E125(m3)E126(m3)E127(m3)E128(m3)123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960238KN238KN238KN238KN238KN238KN238KN238KN238KN274KN274KN274KN274KN274KN274KN274KN238KN238KN238KN238KN238KN238KN238KN238KN238KN27

30、4KN274KN274KN274KN274KN274KN274KN274KN238KN支撐體系的計計算l計算軸力圖123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960E1(m1)E2(m1)E3(m1)E4(m1)E5(m1)E6(m1)E7(m1)E8(m1)E9(m1)E10(m1)E11(m1)E12(m1)E13(m1)E14(m1)E15(m1)E16(m1)E17(m1)E18(m1)E19(m1)E20(m1)E

31、21(m1)E22(m1)E23(m1)E24(m1)E25(m1)E26(m1)E27(m1)E28(m1)E29(m1)E30(m1)E31(m1)E32(m1)E33(m2)E34(m2)E35(m2)E36(m2)E37(m2)E38(m2)E39(m2)E40(m2)E41(m2)E42(m2)E43(m2)E44(m2)E45(m2)E46(m2)E47(m2)E48(m2)E49(m2)E50(m2)E51(m2)E52(m2)E53(m2)E54(m2)E55(m2)E56(m2)E57(m2)E58(m2)E59(m2)E60(m2)E61(m2)E62(m2)E63(m2)

32、E64(m2)E65(m2)E66(m2)E67(m2)E68(m2)E69(m3)E70(m3)E71(m3)E72(m3)E73(m3)E74(m3)E75(m3)E76(m3)E77(m3)E78(m3)E79(m3)E80(m3)E81(m3)E82(m3)E83(m3)E84(m3)E85(m3)E86(m3)E87(m3)E88(m3)E89(m3)E90(m3)E91(m3)E92(m3)E93(m3)E94(m3)E95(m3)E96(m3)E97(m3)E98(m3)E99(m3)E100(m3)E101(m3)E102(m3)E103(m3)E104(m3)E105(m2)

33、E106(m2)E107(m2)E108(m2)E109(m2)E110(m2)E111(m2)E112(m2)E113(m2)E114(m2)E115(m2)E116(m2)E117(m2)E118(m2)E119(m1)E120(m1)E121(m3)E122(m3)E123(m3)E124(m3)E125(m3)E126(m3)E127(m3)E128(m3)N=1407KNN=2596KNN=4823KNN=7511KNN=9946KNN=7511KNN=4824KNN=2597KNN=1407KNN=1245KNN=2431KNN=3521KNN=2471KNN=3521KNN=24

34、31KNN=1245KNN=1407KNN=2597KNN=4824KNN=7511KNN=9946KNN=7511KNN=4824KNN=2596KNN=1407KNN=1244KNN=2431KNN=3522KNN=2471KNN=3522KNN=2432KNN=1245KNN=1676KNN=1551KNN=3150KNN=3429KNN=3801KNN=3723KNN=3064KNN=3450KNN=3450KNN=3065KNN=3724KNN=3801KNN=3428KNN=3151KNN=1550KNN=1676KNN=1676KNN=1550KNN=3150KNN=3429KN

35、N=3801KNN=3724KNN=3065KNN=3450KNN=3722KNN=3064KNN=3450KNN=3429KNN=3801KNN=1550KNN=3151KNN=1676KNN=1676KNN=1699KNN=1312KNN=1312KNN=1700KNN=1678KNN=1677KNN=1700KNN=1312KNN=1312KNN=1700KNN=1677KNN=5925KNN=5927KNN=1250KNN=2396KNN=4573KNN=4573KNN=2396KNN=1248KNN=1251KNN=2398KNN=4573KNN=4574KNN=2398KNN=12

36、51KNN=2471KNN=9946KNN=1847KNN=1840KNN=1840KNN=1847KNN=1840KNN=1847KNN=1847KNN=1840KN支撐體系的計計算l計算彎矩圖123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960E1(m1)E2(m1)E3(m1)E4(m1)E5(m1)E6(m1)E7(m1)E8(m1)E9(m1)E10(m1)E11(m1)E12(m1)E13(m1)E14(m1)E1

37、5(m1)E16(m1)E17(m1)E18(m1)E19(m1)E20(m1)E21(m1)E22(m1)E23(m1)E24(m1)E25(m1)E26(m1)E27(m1)E28(m1)E29(m1)E30(m1)E31(m1)E32(m1)E33(m2)E34(m2)E35(m2)E36(m2)E37(m2)E38(m2)E39(m2)E40(m2)E41(m2)E42(m2)E43(m2)E44(m2)E45(m2)E46(m2)E47(m2)E48(m2)E49(m2)E50(m2)E51(m2)E52(m2)E53(m2)E54(m2)E55(m2)E56(m2)E57(m2)E

38、58(m2)E59(m2)E60(m2)E61(m2)E62(m2)E63(m2)E64(m2)E65(m2)E66(m2)E67(m2)E68(m2)E69(m3)E70(m3)E71(m3)E72(m3)E73(m3)E74(m3)E75(m3)E76(m3)E77(m3)E78(m3)E79(m3)E80(m3)E81(m3)E82(m3)E83(m3)E84(m3)E85(m3)E86(m3)E87(m3)E88(m3)E89(m3)E90(m3)E91(m3)E92(m3)E93(m3)E94(m3)E95(m3)E96(m3)E97(m3)E98(m3)E99(m3)E100(m3

39、)E101(m3)E102(m3)E103(m3)E104(m3)E105(m2)E106(m2)E107(m2)E108(m2)E109(m2)E110(m2)E111(m2)E112(m2)E113(m2)E114(m2)E115(m2)E116(m2)E117(m2)E118(m2)E119(m1)E120(m1)E121(m3)E122(m3)E123(m3)E124(m3)E125(m3)E126(m3)E127(m3)E128(m3) M=2319KN.mM=2099KN.m M=-941KN.m M=2184KN.mM=2078KN.m M=-1019KN.m M=2142KN.

40、mM=1964KN.m M=-1097KN.m M=2034KN.mM=1994KN.m M=-1135KN.m M=2034KN.mM=2034KN.m M=-1115KN.m M=1993KN.mM=2034KN.m M=-1135KN.m M=1964KN.mM=2141KN.m M=-1096KN.m M=2078KN.mM=2184KN.m M=-1018KN.m M=2099KN.mM=2319KN.m M=-941KN.m M=2319KN.mM=2464KN.m M=-1294KN.m M=2433KN.mM=2378KN.m M=-1276KN.m M=2295KN.mM=2

41、710KN.m M=-1183KN.m M=2640KN.mM=2640KN.m M=-1042KN.m M=2710KN.mM=2295KN.m M=-1182KN.m M=2378KN.mM=2433KN.m M=-1276KN.m M=2464KN.mM=2319KN.m M=-1294KN.m M=2319KN.mM=2099KN.m M=-941KN.m M=2184KN.mM=2078KN.m M=-1019KN.m M=2142KN.mM=1964KN.m M=-1097KN.m M=2034KN.mM=1993KN.m M=-1135KN.m M=2034KN.mM=-1115

42、KN.m M=1994KN.mM=2034KN.m M=-1135KN.m M=1963KN.mM=2142KN.m M=-1096KN.m M=2078KN.mM=2182KN.m M=-1018KN.m M=2095KN.mM=2317KN.m M=-937KN.m M=2317KN.mM=2464KN.m M=-1295KN.m M=2434KN.mM=2378KN.m M=-1276KN.m M=2294KN.mM=2710KN.m M=-1183KN.m M=2640KN.mM=-1042KN.m M=2710KN.mM=2295KN.m M=-1182KN.m M=2378KN.m

43、M=2433KN.m M=-1276KN.m M=2464KN.mM=2319KN.m M=-1294KN.m M=-1042KN.mM=2640KN.m M=-1115KN.mM=2034KN.m 支撐體系的計計算l計算剪力圖123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960E1(m1)E2(m1)E3(m1)E4(m1)E5(m1)E6(m1)E7(m1)E8(m1)E9(m1)E10(m1)E11(m1)E12(m1)

44、E13(m1)E14(m1)E15(m1)E16(m1)E17(m1)E18(m1)E19(m1)E20(m1)E21(m1)E22(m1)E23(m1)E24(m1)E25(m1)E26(m1)E27(m1)E28(m1)E29(m1)E30(m1)E31(m1)E32(m1)E33(m2)E34(m2)E35(m2)E36(m2)E37(m2)E38(m2)E39(m2)E40(m2)E41(m2)E42(m2)E43(m2)E44(m2)E45(m2)E46(m2)E47(m2)E48(m2)E49(m2)E50(m2)E51(m2)E52(m2)E53(m2)E54(m2)E55(m2

45、)E56(m2)E57(m2)E58(m2)E59(m2)E60(m2)E61(m2)E62(m2)E63(m2)E64(m2)E65(m2)E66(m2)E67(m2)E68(m2)E69(m3)E70(m3)E71(m3)E72(m3)E73(m3)E74(m3)E75(m3)E76(m3)E77(m3)E78(m3)E79(m3)E80(m3)E81(m3)E82(m3)E83(m3)E84(m3)E85(m3)E86(m3)E87(m3)E88(m3)E89(m3)E90(m3)E91(m3)E92(m3)E93(m3)E94(m3)E95(m3)E96(m3)E97(m3)E98(m

46、3)E99(m3)E100(m3)E101(m3)E102(m3)E103(m3)E104(m3)E105(m2)E106(m2)E107(m2)E108(m2)E109(m2)E110(m2)E111(m2)E112(m2)E113(m2)E114(m2)E115(m2)E116(m2)E117(m2)E118(m2)E119(m1)E120(m1)E121(m3)E122(m3)E123(m3)E124(m3)E125(m3)E126(m3)E127(m3)E128(m3)Q=1245KNQ=-1203KNQ=1234KNQ=-1214KNQ=1241KNQ=-1207KNQ=1228KN

47、Q=-1220KNQ=1224KNQ=-1224KNQ=1220KNQ=-1228KNQ=1207KNQ=-1241KNQ=1214KNQ=-1234KNQ=1203KNQ=-1245KNQ=1407KNQ=-1435KNQ=1426KNQ=-1415KNQ=1380KNQ=-1460KNQ=1420KNQ=-1420KNQ=1460KNQ=-1380KNQ=1415KNQ=-1426KNQ=1435KNQ=-1407KNQ=1245KNQ=-1203KNQ=1234KNQ=-1214KNQ=1241KNQ=-1207KNQ=1228KNQ=-1220KNQ=1224KNQ=1220KNQ=-

48、1228KNQ=1207KNQ=-1241KNQ=1214KNQ=-1234KNQ=1201KNQ=-1244KNQ=1407KNQ=-1435KNQ=1426KNQ=-1415KNQ=1380KNQ=-1460KNQ=1420KNQ=1460KNQ=-1380KNQ=1415KNQ=-1426KNQ=1435KNQ=-1407KNQ=-1420KNQ=-1224KN支撐體系的計計算l計算位移圖E14(m1)E15(m1)E16(m1)E17(m1)E18(m1)E19(m1)E20(m1)E21(m1)E22(m1)E23(m1)E24(m1)E25(m1)E26(m1)E27(m1)E28

49、(m1)E29(m1)E30(m1)E31(m1)E32(m1)E33(m2)E34(m2)E35(m2)E36(m2)E37(m2)E38(m2)E39(m2)E40(m2)E41(m2)E42(m2)E43(m2)E44(m2)E45(m2)E46(m2)E47(m2)E48(m2)E49(m2)E50(m2)E51(m2)E52(m2)E53(m2)E54(m2)E55(m2)E56(m2)E57(m2)E58(m2)E59(m2)E60(m2)E61(m2)E62(m2)E63(m2)E64(m2)E65(m2)E66(m2)E67(m2)E68(m2)E69(m3)E70(m3)E7

50、1(m3)E72(m3)E73(m3)E74(m3)E75(m3)E76(m3)E77(m3)E78(m3)E79(m3)E80(m3)E81(m3)E82(m3)E83(m3)E84(m3)E85(m3)E86(m3)E87(m3)E88(m3)E89(m3)E90(m3)E91(m3)E92(m3)E93(m3)E94(m3)E95(m3)E96(m3)E97(m3)E98(m3)E99(m3)E100(m3)E101(m3)E102(m3)E103(m3)E104(m3)E105(m2)E106(m2)E107(m2)E108(m2)E109(m2)E110(m2)E111(m2)E11

51、2(m2)E113(m2)E114(m2)E115(m2)E116(m2)E117(m2)E118(m2)E119(m1)E120(m1)E121(m3)E122(m3)E123(m3)E124(m3)E125(m3)E126(m3)E127(m3)E128(m3)(7,-4)mm(5,-3)mm(0,-2)mm(-5,-0)mm(-2,0)mm(-4,0)mm(1,2)mm(6,3)mm(10,4)mm(-6,0)mm(-6,-1)mm(9,8)mm(6,-7)mm(4,7)mm(0,5)mm(-6,2)mm(-1,-5)mm(3,-6)mm(0,14)mm(-0,-13)mm(4,14)m

52、m(8,15)mm(5,-13)mm(2,-13)mm(5,22)mm(4,22)mm(2,-20)mm(3,-19)mm(-0,-22)mm(2,25)mm(0,28)mm(-2,25)mm(-4,-22)mm(-4,23)mm(-5,23)mm(-8,-18)mm(-6,-19)mm(-10,-12)mm(-8,17)mm(-1,16)mm(-3,-11)mm(-6,-11)mm(-5,16)mm(-9,10)mm(4,4)mm(3,0)mm(-11,-5)mm(-2,-2)mm(-1,8)mm(-7,-4)mm(-5,9)mm(3,3)mm(-10,7)mm(-7,6)mm(-3,5)m

53、m(2,3)mm(2,2)mm(-4,0)mm(-9,-0)mm(-12,-0)mm123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960E1(m1)E2(m1)E3(m1)E4(m1)E5(m1)E6(m1)E7(m1)E8(m1)E9(m1)E10(m1)E11(m1)E12(m1)E13(m1)支撐桿件的計算l 一、混凝土支撐構(gòu)件的受壓、受彎、受剪承載力計算應(yīng)符合國標(biāo)GB 50010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定；鋼支撐構(gòu)件的受

54、壓、受彎、受剪承載力及穩(wěn)定性驗算應(yīng)符合GB 50017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。l 二、圍檁計算l 1、鋼砼圍檁可按水平方向的受彎構(gòu)件計算；l 2、鋼砼圍檁也可按多跨連續(xù)梁計算，計算跨度取相鄰支撐點的中心距；l 3、鋼圍檁的內(nèi)力和變形宜按簡支梁計算，計算跨度取相鄰水平支撐的中心距。l 三、支撐桿件計算：l 1、應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件計算。截面的偏心彎矩由自重彎矩、豎向荷載產(chǎn)生的彎矩、構(gòu)件初始偏心矩產(chǎn)生的附加彎矩。支撐桿件的計算l 2、支撐桿件截面計算的初始偏心矩可取支撐計算長度的2/10003/1000，對于混凝聚土支撐不宜小于20mm，對于鋼支撐不宜小于40mm。l 3、支撐桿件的受壓計算長度在豎向平

55、面內(nèi)宜取相鄰立柱的中心距，在水平內(nèi)宜取與支撐相交的橫向水平支撐的中心距。l 4、混凝土圍檁的支座彎矩在豎向平面的支座彎矩可按0.80.9調(diào)幅系數(shù)折減，但跨中彎矩應(yīng)相應(yīng)增加。l 5、支撐桿件在豎向平面內(nèi)的撓度宜小于其計算跨度的1/6001/800，水平撓度宜小于其計算跨度的1/10001/1500。l 6、鋼砼梁主要受力桿件的長細(xì)比不得大于75, 次要受力桿件的長細(xì)比不得大于120；支撐構(gòu)件的截面高度不應(yīng)小于其豎向平面計算跨度的1/20。鋼砼支撐截面寬度宜大于截面高度。圍檁的截面寬度不應(yīng)小于其水平向計算跨度的1/10，截面高度不應(yīng)小于支撐的截面高度。豎向支撐體系的設(shè)計計算l 一、基坑豎向支承系統(tǒng)通常采用鋼立柱插入立柱樁樁基的形式。l 1、立柱：可采用角鋼格構(gòu)式鋼柱、H型鋼柱或鋼管柱；l 2、立柱樁：可采用灌注樁、鋼管樁；可以利用主體結(jié)構(gòu)工程樁，也可以單獨施打立柱樁。l 二、支撐立柱和立柱樁的計算：l 1、立柱應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行承載力計算和穩(wěn)定性驗算，計算時應(yīng)充分考慮基坑開挖與拆撐過程中的各不利工況，偏心距應(yīng)根據(jù)立柱垂直度并按雙向偏心進(jìn)行計算；l 2、立柱受壓計算宜取豎向相鄰水平支撐的中心距，最