《基坑圍護結構計算》課件

基坑圍護結構計算基坑開挖是城市基礎設施建設中不可或缺的一個環(huán)節(jié)。如何合理設計和計算基坑圍護結構對于保證工程安全和控制成本至關重要。本課程將深入探討基坑圍護結構的計算方法,為工程師們提供實用的知識和技能。課程目標深入理解基坑工程的特點和支護結構類型掌握不同類型基坑支護結構的工作原理和構造特點。學習基坑支護結構的計算理論與方法掌握土壓力計算、變形驗算、承載力計算等基本設計流程。了解基坑工程的施工技術與管理掌握基坑降水、監(jiān)測、安全等施工關鍵技術。提高基坑工程設計與管理的能力培養(yǎng)學生規(guī)避基坑工程風險,提高基坑工程整體質量的能力?；庸こ谈攀龌庸こ淌侵冈诘叵麻_挖一定深度的工程施工,為地下建筑物的建設提供空間?；庸こ淌腔üこ讨袠O為重要的一個環(huán)節(jié),需要充分考慮施工環(huán)境、地質條件、安全隱患等諸多因素?；庸こ躺婕盎拥拈_挖、支護、降水等多個施工環(huán)節(jié),需要根據具體情況選擇合適的基坑支護方式。合理的基坑設計和施工對整個工程的穩(wěn)定與安全至關重要?；訃o結構類型錨桿式基坑支護常用于大深度基坑、軟土地基或抗震要求較高的基坑。通過設置錨桿進行土體加固,提高了抗滑移和抗傾覆能力。鋼板樁基坑支護利用鋼板樁作為圍護結構,適用于中深基坑、水位較高的地區(qū)。具有施工快速、防滲性好的優(yōu)點。內支撐式基坑支護在基坑周圍設置鋼支撐,與圍護結構共同承擔土壓力,適用于中深基坑和水位較高地區(qū)。樁基基坑支護利用樁基作為圍護結構,適用于軟弱地基及大深度基坑。具有良好穩(wěn)定性和抗?jié)B透能力。錨桿式基坑支護1土壓力平衡通過錨桿支撐來平衡土壓力。2分散荷載多個錨桿分散荷載,提高整體穩(wěn)定性。3可調節(jié)性錨桿長度和預應力可根據實際情況調整。錨桿式基坑支護采用錨桿與支撐樁或擋墻相結合的支護方式。錨桿能夠有效平衡基坑內外的土壓力,同時通過合理布置多個錨桿來分散荷載,提高整體的支護穩(wěn)定性。此外,錨桿的長度和預應力可根據實際情況隨時調節(jié),具有較強的可調節(jié)性。鋼板樁基坑支護1安裝簡單鋼板樁支護結構安裝過程相對簡單,可快速搭建完成。適用于各類復雜環(huán)境的基坑支護。2抗力強勁鋼板樁具有良好的抗彎能力和強大的抗拔力,能有效抵御土壓力,提供穩(wěn)固的支護。3適用性廣可用于不同地質條件和基坑深度,滿足多樣化的基坑支護需求。采用靈活的組合方式,適應多種施工場景。內支撐式基坑支護1設計合理合理設置內支撐布置,確保支護穩(wěn)定性2施工配合支護施工與基坑開挖的配合至關重要3安全穩(wěn)定內支撐設計應確?；咏Y構安全穩(wěn)定內支撐式基坑支護是常見的一種支護方法,通過在基坑兩側設置水平支撐,共同承擔基坑土壓力,確保基坑穩(wěn)定。合理的內支撐布置、施工與基坑開挖的配合、以及確保支護系統(tǒng)整體穩(wěn)定是內支撐法成功實施的關鍵。樁基基坑支護選擇合適樁型根據場地情況,選擇鋼筋混凝土樁或鋼管樁等不同類型的樁基,以滿足基坑支護的需求。確定樁基節(jié)點布置合理布置樁基節(jié)點位置,確?；又ёo結構的穩(wěn)定性和承載力。計算樁基承載能力根據基坑深度、土壓力和施加荷載,準確計算樁基的承載能力,確保滿足安全要求。優(yōu)化樁基設計針對不同地質條件,優(yōu)化樁基長度和直徑,提高施工效率和經濟性?；訃o結構計算基本原理載荷分析基坑圍護結構承受地表荷載、土壓力、水壓力等各種荷載作用。準確分析各類荷載的種類、大小和分布狀況是基坑圍護結構計算的基礎。應力分析基坑圍護結構受到荷載作用后會產生內部應力,需要進行應力分析,確保結構穩(wěn)定和安全。應力分析為結構尺寸的確定提供依據。變形分析基坑圍護結構產生的位移和變形會影響結構的穩(wěn)定性和使用功能。變形分析是驗證結構安全性和使用性能的重要內容。土壓力計算理論土壓力概念土壓力是指土體對結構物產生的壓力作用,包括主動土壓力和被動土壓力。準確計算土壓力是基坑支護設計的關鍵。土壓力影響因素土壓力受到土體性質、地下水位、支護結構剛度、支護結構變形等多方面因素的影響,需要全面分析。經典土壓力理論Coulomb和Rankine兩大經典理論廣泛應用于工程實踐中,為土壓力計算提供了理論基礎。Coulomb土壓力理論1破壞面傾斜角Coulomb理論假定土體沿著一個傾斜的破壞面開始滑動,破壞面傾斜角取決于土體的內摩擦角。2考慮背壓Coulomb理論考慮了背壓在土壓力計算中的影響,為邊坡穩(wěn)定性分析提供了更加準確的方法。3適用于非飽和土相比于Rankine土壓力理論,Coulomb理論更適用于非飽和土體,可以更好地反映實際情況。4應用廣泛Coulomb土壓力理論廣泛應用于基坑支護、擋土墻、邊坡穩(wěn)定等工程分析,是基礎工程設計的重要理論基礎。Rankine土壓力理論1基本原理Rankine土壓力理論假設支護結構具有足夠的剛性，不會隨土壓力變化而改變形狀。2被動土壓力被動土壓力是結構向外移動時土體阻止其移動的最大土壓力。3主動土壓力主動土壓力是結構向內移動時土體推動其移動的最小土壓力。4計算公式Rankine理論給出了簡單的公式計算土壓力大小和作用點。軟土地基基坑支護結構設計軟土地基是基坑工程中的常見問題。這類地質條件下，基坑支護結構的設計尤為重要。需要充分考慮軟土的變形特性和低承載力，采用適當的支護方案，如錨桿式、內支撐式或樁基式支護。同時必須加強基坑降水、監(jiān)測等措施，確保支護結構安全穩(wěn)定。計算邊界條件合理確定邊界范圍針對具體工程,合理確定基坑周圍的計算范圍,包括基坑深度、寬度以及周邊結構物的影響范圍。充分考慮地質條件根據實際地質勘查資料,準確分析基坑所在地的地層結構、土質特性等,以確定合理的邊界條件。滿足施工要求在確定邊界條件時,需充分考慮基坑施工的實際需求,如基坑尺寸、支護形式、施工工藝等。荷載組合與安全系數荷載組合原則基坑支護結構應考慮惡劣環(huán)境、地震、地下水等荷載的組合作用,確保整體結構安全可靠。安全系數要求依據規(guī)范要求,基坑支護結構的承載力安全系數不應小于1.5,整體穩(wěn)定安全系數不應小于1.2。參數取值評估進行荷載組合和安全系數計算時,應對各參數的取值進行敏感性分析,確保結構安全性。變形驗算重要性基坑圍護結構的變形是工程質量和安全的關鍵指標。需要對支護結構的位移、傾斜等變形進行全面分析和評估。主要影響因素基坑深度、土質條件、支護結構類型、施工工藝等都會對變形產生影響。需要綜合考慮各方面因素。計算方法包括有限元法、半經驗法等多種分析方法。需根據具體工程條件選擇合適的計算模型和參數。控制標準不同規(guī)范有不同的變形控制指標,需根據工程實際情況確定合理的控制目標。錨桿承載力計算基坑支護工程中,錨桿是承受拉力的關鍵結構。正確計算錨桿的承載力是確?；又ёo安全的關鍵步驟。我們需要考慮以下幾個關鍵因素:錨桿材料強度錨桿與土體摩擦力錨桿與支撐結構連接強度錨桿與孔壁摩擦角錨桿注漿長度錨桿伸入穩(wěn)定土層深度依據相關規(guī)范標準,合理計算和選擇錨桿參數,確保基坑支護結構滿足承載和變形要求,是確保基坑施工安全的前提條件。鋼支撐承載力計算20t單個支撐承載量支撐直徑和材質決定最大承載能力。120t整體支撐總承載量多根支撐串聯提高整體支承能力。30%支撐利用率實際荷載應低于支撐承載能力的30%。鋼支撐是基坑支護中常見的受力構件之一。其承載力的計算需要考慮支撐材質、直徑、連接方式等因素。同時還應將多根支撐的總承載能力納入計算范圍。在實際應用中,支撐的利用率應保持在30%以內,確保足夠的安全裕度。樁基承載力計算基坑工程中,樁基作為基坑支護結構的重要組成部分,其承載力計算是確?；又ёo安全的關鍵。通過分析樁基的受力狀況和土體特性,采用相應的計算方法對樁基的豎向承載力、水平承載力等進行驗算,可以確?；又ёo的整體穩(wěn)定性。豎向承載力(kN)水平承載力(kN)基坑降水對支護結構的影響基坑降水系統(tǒng)基坑降水系統(tǒng)能有效降低地下水位,減輕水壓荷載對支護結構的影響,確?；娱_挖的安全性。支護結構變形基坑降水可能引起支護結構及周邊地基的變形,需要對其進行監(jiān)測和預控,確保在安全允許范圍內。支護結構破壞若基坑降水不當或超出支護結構的承載能力,可能導致嚴重的支護結構破壞,危及施工安全?；庸こ瘫O(jiān)測1實時數據采集通過安裝各種監(jiān)測儀器,實時監(jiān)測基坑支護結構的變形和應力狀態(tài)。2數據分析預警對監(jiān)測數據進行分析,發(fā)現異常情況并及時預警,確?；庸こ贪踩?。3監(jiān)測方案優(yōu)化根據工程實際情況,不斷優(yōu)化監(jiān)測方案,提高監(jiān)測效果和針對性。4專業(yè)團隊配合由勘察、設計、施工等專業(yè)人員組成監(jiān)測團隊,加強協(xié)作配合。基坑施工技術1基坑開挖按設計方案有序分層開挖基坑2支護結構安裝依照設計標準精準安裝支護體系3基坑降水合理規(guī)劃基坑排水系統(tǒng)降低地下水位4監(jiān)測維護全程監(jiān)測支護結構變形確保安全基坑施工是一項復雜的工藝,需要根據實際地質條件采取針對性的措施。開挖過程中要分層有序進行,并及時安裝支護結構。同時需要合理規(guī)劃降水系統(tǒng),全程監(jiān)測支護結構變形,確保基坑工程安全施工?；邮鹿拾咐治龌庸こ逃捎趶碗s的施工環(huán)境和高風險因素,經常會發(fā)生一些嚴重的事故。我們必須從過去的事故案例中總結教訓,提高安全意識,采取有效的預防措施,確?；庸こ痰氖┕ぐ踩?。比如2018年某城市地鐵施工中發(fā)生的基坑坍塌事故,造成多人傷亡,給當地居民生活帶來嚴重影響。事故原因包括基坑支護設計不合理、施工過程控制不到位等。這類事故給我們敲響了警鐘,必須引起高度重視?；又ёo工程質量控制質量檢查關鍵點確?；又ёo結構各項施工工序嚴格按圖紙和規(guī)范要求執(zhí)行,包括土方開挖、支護樁施工、錨桿安裝等關鍵節(jié)點的質量檢查。監(jiān)測數據分析實時監(jiān)測基坑周邊的變形、位移等指標,及時發(fā)現并分析問題,制定應對措施。檢查驗收制度建立健全的分階段檢查和驗收制度,確保各分部分項工程符合設計要求和規(guī)范標準。質量記錄管理建立完整的質量記錄臺賬,記錄施工過程中的重要質量檢測數據和信息,為后續(xù)維護提供依據?；又ёo工程造價控制細分預算控制根據基坑工程各施工階段的特點,細分施工預算,實施精細化管控,及時發(fā)現并控制成本偏差。材料成本優(yōu)化加強材料采購管理,通過比價、批量采購等方式降低材料成本,提高基坑支護工程的整體經濟性。優(yōu)化設計方案通過優(yōu)化基坑支護結構設計,采用新技術新材料,合理控制用量,降低造價成本?；庸こ淘O計與施工風險評估風險識別深入分析可能影響基坑工程的各種因素,全面識別潛在風險。風險分析評估風險發(fā)生的可能性和后果,對關鍵風險進行重點分析。風險控制采取有效措施降低風險發(fā)生概率和影響,確?；庸こ贪踩ｏL險監(jiān)控持續(xù)跟蹤風險因素變化,及時調整應對策略,確保風險可控?；邮┕ぐ踩芾砣骘L險評估對基坑施工全過程進行系統(tǒng)性的風險識別和評估,制定切實可行的應急預案。現場安全管控落實安全防護措施,加強對現場工人的安全教育培訓,確保施工過程的安全。隱患排查整治定期檢查隱患,及時排查整治,確?；邮┕きh(huán)境持續(xù)安全。應急預案準備制定突發(fā)事故的應急預案,配備必要的應急物資,提高應對能力?；庸こ痰湫驮O計實例我們將介紹幾個基坑工程的典型案例,展示不同地質條件和周圍環(huán)境下的基坑支護設計。每個案例都有獨特的地質特點和施工挑戰(zhàn),體現了工程師如何根據實際情況采取最佳的基坑支護措施。通過這些案例分析,您將深入了解基坑工程的復雜性,以及設計與施工過程中需要考慮的各種因素。這將對您未來從事基坑工程實踐提供寶貴的經驗借鑒?？偨Y與展望項目總結總結項目的關鍵特點、技術難點以及成功經驗,為后續(xù)類似項目的開展提供有價值的參