工程软件应用实习报告

工程软件应用实习报告

专 业： 班级学号： 姓 名： 指导老师：

勘查技术与工程

南京工业大学交通运输工程学院

二〇一八年七月

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目录

前言 ........................................................................................................................................................ 3 一、目的任务 ......................................................................................................................................... 3 二、地质概况 ......................................................................................................................................... 3 三、理正深基坑计算过程 ..................................................................................................................... 4 四、两种支护方式计算书 ..................................................................................................................... 5

1、深基坑支护设计（一） ........................................................................................................... 5 2、深基坑支护设计（二） ......................................................................................................... 21 五、锚杆式排桩和双排桩对比分析 ................................................................................................... 35

1、计算结果对比分析 ................................................................................................................. 35 2、计算结果差异分析 ................................................................................................................. 37 六、小结............................................................................................................................................... 37

1、锚杆式排桩支护与双排桩支护对比 ..................................................................................... 37 2、理正深基坑软件使用心得 ..................................................................................................... 38

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前言

本专业是以地质学、岩土工程学等为基础，系统学习专业基础知识和实验、实践技能，将其应用于国土资源勘查与评价、各种工程建设勘察、基础工程设计与施工、工程技术管理和科学研究的学科。随着社会经济的发展，勘查技术与工程应用领域不断拓宽，除传统的地质调查工作外，已广泛应用于工业建筑、道路桥梁、城市建设等各类建筑施工中的地基基础工程以及地质灾害防治、边坡支护、地下管线非开挖铺设、地下空间开发等工程领域。

目前常用的勘察类软件有AutoCAD、理正工程地质勘察、华宁以及华岩等，设计类软件分为简单解析法计算和大型三维空间有限元（也就是数值模拟），简单解析法计算有Excel小程序、理正（深基坑、岩土计算、沉降、边坡、降水等）、启明星、Midas、GeoStudio以及Rocscience 系列，大型三维空间有限元软件有Flac3D/Flac2D、Midas/GTS 、Plaxis、Ansys、Abaqus、Adina还有目前国内获住建部认证兴起的GEO5和OptumG2/G3。

由于各种条件的限制，本次深基坑设计专业软件应用采用的是理正深基坑。采用了两种不同支护方式进行了计算，最后对计算结果进行了对比分析。

一、目的任务

1、熟悉理正勘察和CAD的基本操作以及掌握理正基坑应用。

2、试采用两种不同的支护方式用理正深基坑软件进行计算并对计算结果进行比对和分析。

二、地质概况

基坑开挖深度6.0m，开挖面积200×160，天然地下水位地面下2.0m，地面超载20kPa。 层号 1 2 3 4

土类名称 素填土 淤泥质土 粘性土 粘性土

层厚 (m) 1.00 3.60 4.30 30.0

重度 (kN/m3) 18.4 18.1 19.8 19.3

浮重度 (kN/m3) 8.4 8.1 9.8 9.3

粘聚力 (kPa) 10.00 8.00 30.50 27.40

内摩擦角 (度) 9.00 8.00 15.40 15.20

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三、理正深基坑计算过程

应用理正深基坑软件的计算过程如下： 1、围护结构分析的基本模型：

①结构按平面应变问题考虑，取单元长度进行结构分析，根据结构的对称性，取一半结构进行计算；

②基底下坑内土体对墙体的抗力作用以一系列弹簧进行模拟，基底面以下5m范围内土刚度按线性分布，往下为常数；

③背侧向荷载按主动土压力计算，采用水土合算，基底面以下土压力为常数； ④拆支撑以支撑点施加一个虚拟集中力模拟； ⑤回筑阶段采用增量法计算。

2、结构施工过程采用“增量法\"进行受力分析，开挖期间围护结构作为支挡结构，承受全部的水土压力及路面荷载，使用阶段和主体结构一起承载。施工阶段受力分析模拟了施工过程，遵循“先变位，后支撑”的原则。在计算中计入结构的先期位移值及支撑变形，采用弹性有限元法进行结构计算，地基对结构的作用采用分布水土压力及一系列不能受拉的弹簧进行模拟，最终的位移及内力值为各阶段累加值。

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四、两种支护方式计算书

1、深基坑支护设计（一）

---------------------------------------------------------------------- [ 支护方案 ] 排桩+锚杆支护

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[ 基本信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 内力计算方法 增量法 规范与规程 《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99 基坑等级 一级 基坑侧壁重要性系数γ0 1.00 基坑深度H(m) 6.000 嵌固深度(m) 4.000 桩顶标高(m) -1.500 桩截面类型 圆形 └桩直径(m) 0.800 桩间距(m) 1.400 混凝土强度等级 C30 有无冠梁 有 ├冠梁宽度(m) 1.000 ├冠梁高度(m) 0.800 └水平侧向刚度(MN/m) 9.956 放坡级数 1 超载个数 1 支护结构上的水平集中0 力 ---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 坡号 台宽(m) 坡高(m) 坡度系数 1 1.000 1.500 1.000 ---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 超载 类型 超载值 作用深度 作用宽度 距坑边距 形式 序号 (kPa,kN/m) (m) (m) (m) 1 20.000 --- --- --- --- ---------------------------------------------------------------------- [ 附加水平力信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 水平力 作用类型 水平力值 作用深度 是否参与 是否参与 序号 (kN) (m) 倾覆稳定 整体稳定

长度 (m) --- -- 6

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---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 土层数 4 坑内加固土 内侧降水最终深度(m) 6.500 外侧水位深度(m) 内侧水位是否随开挖过程变化 否 内侧水位距开挖面距离(m) 弹性计算方法按土层指定 ㄨ 弹性法计算方法 ---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ]

---------------------------------------------------------------------- 层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 33 (m) (kN/m) (kN/m) (kPa) 1 素填土 1.00 18.4 --- 10.00 2 淤泥质土 3.60 20.0 8.1 8.00 3 粘性土 4.30 19.8 9.8 30.50 4 粘性土 30.00 19.3 9.3 --- 层号 与锚固体摩 粘聚力 内摩擦角 水土 计算方法 m,c,K值 擦阻力(kPa) 水下(kPa) 水下(度) 1 60.0 --- --- --- m法 1.72 2 60.0 8.00 8.00 合算 m法 1.28 3 60.0 24.40 15.40 合算 m法 5.64 4 120.0 21.90 15.20 合算 m法 5.29 ---------------------------------------------------------------------- [ 加固土参数 ]

---------------------------------------------------------------------- 土类名称 宽度 层厚 重度 浮重度 粘聚力 (m) (m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) 人工加固土 1.7 2.000 18.000 8.000 20.000 土类名称 粘聚力 内摩擦角 水土 计算方法 水下(kPa) 水下(度) 人工加固土 15.000 15.000 分算 m法

是 2.000 --- m法 内摩擦角 (度) 9.00 8.00 15.40 --- 抗剪强度 (kPa) --- --- --- --- 内摩擦角 (度) 30.000 m,C,K值 10.000 -- 7

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---------------------------------------------------------------------- [ 支锚信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 支锚道数 2 支锚 支锚类型 水平间距 竖向间距 入射角 总长 道号 (m) (m) (°) (m) 1 锚杆 2.800 1.900 15.00 12.50 2 锚杆 2.800 2.000 15.00 15.50 支锚 预加力 支锚刚度 锚固体 工况 锚固力 材料抗力 道号 (kN) (MN/m) 直径(mm) 号 调整系数 (kN) 1 300.00 15.00 150 2～ 1.00 196.35 2 300.00 30.00 150 4～ 1.00 321.70 ---------------------------------------------------------------------- [ 土压力模型及系数调整 ]

---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:

锚固段 长度(m) 6.50 9.50 材料抗力 调整系数 1.00 1.00 层号 土类名称 水土 水压力 主动土压力 被动土压力 被动土压力 调整系数 调整系数 调整系数 最大值(kPa) 1 素填土 合算 1.000 1.000 1.000 10000.000 2 淤泥质土 合算 1.000 1.000 1.000 10000.000 3 粘性土 合算 1.000 1.000 1.000 10000.000 4 粘性土 合算 1.000 1.000 1.000 10000.000 ---------------------------------------------------------------------- [ 工况信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 工况 工况 深度 支锚 号 类型 (m) 道号 1 开挖 2.400 --- 2 加撑 --- 1.锚杆 3 开挖 4.400 --- 4 加撑 --- 2.锚杆 -- 8

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5 开挖 6.000 --- ---------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ]

----------------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]

---------------------------------------------------------------------- 各工况：

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内力位移包络图：

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地表沉降图：

---------------------------------------------------------------------- [ 冠梁选筋结果 ]

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钢筋级别 选筋 As1 HRB335 2D16 As2 HRB335 2D16 As3 HRB335 D16@2 ---------------------------------------------------------------------- [ 环梁选筋结果 ]

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As1 As2 As3 钢筋级别 HPB235 HPB235 HPB235 选筋 1d12 1d12 d12@1 -- 12

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---------------------------------------------------------------------- [ 截面计算 ]

---------------------------------------------------------------------- [ 截面参数 ] 桩是否均匀配筋 是 混凝土保护层厚度(mm) 20 桩的纵筋级别 HRB335 桩的螺旋箍筋级别 HRB335 桩的螺旋箍筋间距(mm) 150 弯矩折减系数 0.85 剪力折减系数 1.00 荷载分项系数 1.25 配筋分段数 一段 各分段长度(m) 8.50

[ 内力取值 ] 段 内力类型 弹性法 经典法 内力 内力 号 计算值 计算值 设计值 实用值 基坑内侧最大弯矩(kN.m) 192.34 55.41 204.37 204.37 1 基坑外侧最大弯矩(kN.m) 49.33 107.22 52.41 52.41 最大剪力(kN) 128.69 84.08 160.87 160.87 段 选筋类型 级别 钢筋 实配[计算]面积 号 实配值 (mm2或mm2/m) 1 纵筋 HRB335 20D14 3079[3016] 箍筋 HRB335 D12@150 1508[865] 加强箍筋 HRB335 D14@2000 154

---------------------------------------------------------------------- [ 锚杆计算 ]

---------------------------------------------------------------------- [ 锚杆参数 ] 锚杆钢筋级别 HRB400 锚索材料强度设计值(MPa) 1220.000 锚索采用钢绞线种类 1 × 7 5锚杆材料弹性模量(×10 MPa) 2.000 5锚索材料弹性模量(×10 MPa) 1.950 4注浆体弹性模量(×10MPa) 3.000 土与锚固体粘结强度分项系数 1.300 锚杆荷载分项系数 1.250 -- 13

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[ 锚杆内力 ] 支锚道号 锚杆最大内力 弹性法(kN) 1 312.50 2 315.38

[ 锚杆自由段长度计算简图 ]

锚杆最大内力 经典法(kN) 101.44 158.92 锚杆内力 设计值(kN) 126.80 198.66 锚杆内力 实用值(kN) 126.80 198.66

支锚道号 支锚类型 钢筋或 自由段长度 锚固段长度 实配[计算]面积 钢绞线配筋 实用值(m) 实用值(m) (mm2) 1 锚杆 1E25 6.0 6.5 491[423] 2 锚杆 1E32 6.0 9.5 804[663]

---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]

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锚杆刚度 (MN/m) 14.43 22.19 -- 14

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计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法

条分法中的土条宽度: 0.40m

滑裂面数据

整体稳定安全系数 Ks = 1.762 圆弧半径(m) R = 11.446 圆心坐标X(m) X = -0.564 圆心坐标Y(m) Y = 7.364

---------------------------------------------------------------------- [ 抗倾覆稳定性验算 ]

---------------------------------------------------------------------- 抗倾覆安全系数:

MKsp

Ma Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。 Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 工况1：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

1 锚杆 0.000 0.000 2 锚杆 0.000 0.000

K0.000 s3722.305 1295.615 Ks = 2.873 >= 1.200, 满足规范要求。 工况2：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

1 锚杆 70.125 65.637 2 锚杆 0.000 0.000

K s3722.305 513.5431295.615 Ks = 3.269 >= 1.200, 满足规范要求。

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工况3：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

1 锚杆 70.125 65.637 2 锚杆 0.000 0.000

K2083.506 513.543 s1295.615 Ks = 2.004 >= 1.200, 满足规范要求。 工况4：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

1 锚杆 70.125 65.637 2 锚杆 114.893 95.931

K1078.781 s2083.506 1295.615 Ks = 2.440 >= 1.200, 满足规范要求。 工况5：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

1 锚杆 70.125 65.637 2 锚杆 114.893 95.931

K1078.781 s633.901 1295.615 Ks = 1.321 >= 1.200, 满足规范要求。 ---------------------------------------------- 安全系数最小的工况号：工况5。

最小安全Ks = 1.321 >= 1.200, 满足规范要求。

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[ 抗隆起验算 ]

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Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

KsDNqcNcHDq

Nqtan45o12 12etan NcNq1tan

Nqtan4515.20022e3.142tan15.2004.017 Nc4.017119.2284.5004.00045.485 Ks = 2.318 >= 1.1, 满足规范要求。

Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.15～1.25)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB

Ks11.103tan15.200 15.0134.0004.01721.90011.103-- 17

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9258-97(冶金部):

KsDNqcNcHDq 12Nq

NcNq1Nq12

e342otancos34452221tan 15.2002tan15.200e3.142cos4515.20024.537Nc4.537119.2284.5004.00045.485 Ks = 2.668 >= 1.15, 满足规范要求。

[ 隆起量的计算 ]

注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理! 875316KS13.019tan15.200 15.0134.0004.53721.90013.0191

式中 δ———基坑底面向上位移(mm);

n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;

3

ri———第i层土的重度(kN/m)；

33

地下水位以上取土的天然重度(kN/m)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m); hi———第i层土的厚度(m);

q———基坑顶面的地面超载(kPa); D———桩(墙)的嵌入长度(m); H———基坑的开挖深度(m);

c———桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa); φ———桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);

3

r———桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m); 875316113.145.5ni1ihiq125DH0.56.37c0.04tan0.541254.06.00.56.3719.221.90.04tan15.200.54 δ = 54(mm) ----------------------------------------------------------------------

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[ 抗管涌验算 ]

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抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):

1.50h'wh'2D'

式中 γ0———侧壁重要性系数; γ'———土的有效重度(kN/m3); γw———地下水重度(kN/m3);

h'———地下水位至基坑底的距离(m); D———桩(墙)入土深度(m);

K = 3.004 >= 1.5, 满足规范要求。

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[ 嵌固深度计算 ]

---------------------------------------------------------------------- 嵌固深度计算参数： 抗渗嵌固系数 1.200 整体稳定分项系数 1.300 圆弧滑动简单条分法嵌固系数 1.100 嵌固深度考虑支撑作用 ㄨ 嵌固深度计算过程：

按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度： 圆心(-1.062，6.508)，半径=8.078m，对应的安全系数Ks = 1.369 ≥ 1.300 嵌固深度计算值 h0 = 1.500m 嵌固深度设计值 hd = αγ0h0

= 1.100×1.000×1.500 = 1.650m 嵌固深度采用值 hd = 4.000m

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2、深基坑支护设计（二）

---------------------------------------------------------------------- [ 支护方案 ] 双排桩支护

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---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 内力计算方法 增量法 规范与规程 《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99 基坑等级 二级 基坑侧壁重要性系数γ0 1.00 基坑深度H(m) 6.000 嵌固深度(m) 6.000 桩顶标高(m) -1.500 桩截面类型 圆形 └桩直径(m) 1.000 桩布置形式 矩形 ├桩排距(m) 2.500 └桩间距(m) 1.000 混凝土强度等级 C30 连梁宽度(m) 1.000 连梁高度(m) 1.000 前排桩有无冠梁 有 ├冠梁宽度(m) 1.000 ├冠梁高度(m) 1.000 └水平侧向刚度(MN/m) 9.956 后排桩有无冠梁 有 ├冠梁宽度(m) 1.000 ├冠梁高度(m) 1.000 └水平侧向刚度(MN/m) 9.956 放坡级数 1 超载个数 1

---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 坡号 台宽(m) 坡高(m) 坡度系数 1 1.000 1.500 1.000

---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 超载 类型 超载值 作用深度 作用宽度 距坑边距 形式 序号 (kPa,kN/m) (m) (m) (m) 1 20.000 --- --- --- ---

长度 (m) --- -- 22

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---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 土层数 4 坑内加固土 内侧降水最终深度(m) 6.500 外侧水位深度(m) 弹性计算方法按土层指定 ㄨ 弹性法计算方法

---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ]

---------------------------------------------------------------------- 层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 33(m) (kN/m) (kN/m) (kPa) 1 素填土 1.00 18.4 --- 10.00 2 淤泥质土 3.60 20.0 8.1 8.00 3 粘性土 4.30 19.8 9.8 30.50 4 粘性土 30.00 19.3 9.3 --- 层号 与锚固体摩 粘聚力 内摩擦角 水土 计算方法 m,c,K值 擦阻力(kPa) 水下(kPa) 水下(度) 1 60.0 --- --- --- m法 1.72 2 60.0 8.00 8.00 合算 m法 1.28 3 60.0 24.40 15.40 合算 m法 5.64 4 120.0 21.90 15.20 合算 m法 5.29

---------------------------------------------------------------------- [ 加固土参数 ]

---------------------------------------------------------------------- 土类名称 宽度 层厚 重度 浮重度 粘聚力 (m) (m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) 人工加固土 1.7 2.000 18.000 8.000 20.000 土类名称 粘聚力 内摩擦角 水土 计算方法 水下(kPa) 水下(度) 人工加固土 15.000 15.000 分算 m法

是 2.000 m法 内摩擦角 (度) 9.00 8.00 15.40 --- 抗剪强度 (kPa) --- --- --- --- 内摩擦角 (度) 30.000 m,C,K值 10.000 -- 23

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---------------------------------------------------------------------- [ 土压力模型及系数调整 ]

---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:

层号 土类名称 水土 水压力 主动土压力 主动土压力 被动土压力 被动土压力 调整系数 调整系数1 调整系数2 调整系数 最大值(kPa) 1 素填土 合算 1.000 1.000 0.000 1.000 10000.000 2 淤泥质土 合算 1.000 1.000 0.000 1.000 10000.000 3 粘性土 合算 1.000 1.000 0.000 1.000 10000.000 4 粘性土 合算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000

---------------------------------------------------------------------- [ 工况信息 ]

---------------------------------------------------------------------- 双排桩计算模型：

工况参数： 工况 工况 号 类型 1 开挖 深度 (m) 6.000 支锚 道号 --- 等效 深度(m) 2.669 分担 系数α1 0.802 分担 系数α2 0.198 -- 24

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---------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ]

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---------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]

---------------------------------------------------------------------- 各工况：

内力位移包络图：

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地表沉降图：

---------------------------------------------------------------------- [ 前排桩冠梁选筋结果 ]

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钢筋级别 选筋 As1 HRB335 2D16 As2 HRB335 2D16 As3 HPB235 d8@200 ---------------------------------------------------------------------- [ 后排桩冠梁选筋结果 ]

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As1 As2 As3 钢筋级别 HRB335 HRB335 HRB335 选筋 2D16 2D16 D16@2 -- 26

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---------------------------------------------------------------------- [ 截面计算 ]

---------------------------------------------------------------------- [ 前排桩截面配筋参数 ] 桩是否均匀配筋 是 混凝土保护层厚度(mm) 50 桩的纵筋级别 HRB335 桩的螺旋箍筋级别 HRB335 桩的螺旋箍筋间距(mm) 150 弯矩折减系数 0.85 剪力折减系数 1.00 荷载分项系数 1.25 配筋分段数 一段 各分段长度(m) 10.50 [ 前排桩内力取值 ] 段 内力类型 内力 内力 内力 号 计算值 设计值 实用值 前 基坑内侧最大弯矩(kN.m) 1 基坑外侧最大弯矩(kN.m) 最大剪力(kN) 段 选筋类型 号 1 纵筋 箍筋 加强箍筋 [ 后排截面桩配筋参数 ] 桩是否均匀配筋 混凝土保护层厚度(mm) 桩的纵筋级别 桩的螺旋箍筋级别 桩的螺旋箍筋间距(mm) 弯矩折减系数 剪力折减系数 荷载分项系数 配筋分段数 各分段长度(m)

级别 HRB335 HRB335 HRB335 156.80 23.00 88.44 钢筋 实配值 24D16 D12@150 D14@2000 166.60 24.44 110.54 166.60 24.44 110.54 实配[计算]面积 (mm2或mm2/m) 4825[4712] 1508[1136] 154 是 50 HRB335 HRB335 150 0.85 1.00 1.25 一段 10.50 -- 27

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[ 后排桩内力取值 ] 段 内力类型 号 后 基坑内侧最大弯矩(kN.m) 1 基坑外侧最大弯矩(kN.m) 最大剪力(kN) 段 选筋类型 号 1 纵筋 箍筋 级别 HRB335 HRB335 内力 计算值 83.24 38.05 29.34 钢筋 实配值 24D16 D12@150 内力 设计值 88.44 40.43 36.68 内力 实用值 88.44 40.43 36.68 实配[计算]面积 (mm2或mm2/m) 4825[4712] 1508[1136] 154 加强箍筋 HRB335 [ 连梁截面配筋参数 ] 混凝土保护层厚度(mm) 连梁的纵筋级别 连梁箍筋级别 连梁的箍筋间距(mm) 弯矩折减系数 剪力折减系数 荷载分项系数 [ 连梁内力取值 ] 段 内力类型 号 连梁上侧最大弯矩(kN.m) 1 D14@2000 50 HRB335 HRB335 150 0.85 1.00 1.25 内力 计算值 174.43 0.00 19.11 钢筋 实配值 7D20 7D20 D12@150 内力 设计值 185.33 0.00 23.88 内力 实用值 185.33 0.00 23.88 实配[计算]面积 (mm2或mm2/m) 2199[2145] 2199[2145] 1508[1144] 连梁下侧最大弯矩(kN.m) 最大剪力(kN) 级别 HRB335 HRB335 HRB335 段 选筋类型 号 连梁上侧纵筋 1

连梁下侧纵筋 箍筋 -- 28

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---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]

----------------------------------------------------------------------

计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法

条分法中的土条宽度: 1.00m

滑裂面数据

整体稳定安全系数 Ks = 1.974 圆弧半径(m) R = 14.697 圆心坐标X(m) X = 1.015 圆心坐标Y(m) Y = 8.485

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---------------------------------------------------------------------- [ 抗倾覆稳定性验算 ]

---------------------------------------------------------------------- 抗倾覆安全系数:

MKp MGs Ma Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。 MG——双排桩自重对桩底的抗倾覆弯矩。 Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 工况1：

K s1779.443 0.000 624.9891882.858 Ks = 1.277 >= 1.200, 满足规范要求。 ----------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------

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[ 抗隆起验算 ]

----------------------------------------------------------------------

Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

KsDNqcNcHDq

Nqtan45o12 12etan NcNq1tan

Nqtan4515.20022e3.142tan15.2004.017 Nc4.0171Ks11.103tan15.200 16.4426.0004.01721.90011.10319.2424.5006.00046.042Ks = 2.577 >= 1.1, 满足规范要求。 -- 31

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Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.15～1.25)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

KsDNqcNcHDq 12Nq

e342otancos34452222NcNq11tan Nq12

 15.200e3.142tan15.200cos4515.20024.537Nc4.537119.2424.5006.00046.042 Ks = 2.953 >= 1.15, 满足规范要求。

[ 隆起量的计算 ]

注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理! 875316KS13.019tan15.200 16.4426.0004.53721.90013.0191

式中 δ———基坑底面向上位移(mm);

n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;

3

ri———第i层土的重度(kN/m)；

33

地下水位以上取土的天然重度(kN/m)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m); hi———第i层土的厚度(m);

q———基坑顶面的地面超载(kPa); D———桩(墙)的嵌入长度(m); H———基坑的开挖深度(m);

c———桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa); φ———桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);

3

r———桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m); 875316113.146.0ni1ihiq125DH0.56.37c0.04tan0.541256.06.00.56.3719.221.90.04tan15.200.54 δ = 26(mm) -- 32

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---------------------------------------------------------------------- [ 抗管涌验算 ]

----------------------------------------------------------------------

抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):

1.50h'wh'2D'

式中 γ0———侧壁重要性系数; γ'———土的有效重度(kN/m3); γw———地下水重度(kN/m3);

h'———地下水位至基坑底的距离(m); D———桩(墙)入土深度(m);

K = 3.910 >= 1.5, 满足规范要求。

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---------------------------------------------------------------------- [ 嵌固深度计算 ]

---------------------------------------------------------------------- 嵌固深度计算参数： 抗渗嵌固系数 1.200 整体稳定分项系数 1.300 圆弧滑动简单条分法嵌固系数 1.100 嵌固深度计算过程：

双排桩参考《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度： 圆心(-2.583，9.301)，半径=10.136m，对应的安全系数Ks = 1.419 ≥ 1.300 嵌固深度计算值 h0 = 0.500m 嵌固深度设计值 hd = αγ0h0

= 1.100×1.000×0.500 = 0.550m 嵌固深度采用值 hd = 6.000m 当前嵌固深度为：0.550m。

参考《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99,

当双排桩嵌固深度设计值小于0.2h时，宜取hd = 0.2h。 嵌固深度取为：1.200m。

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五、锚杆式排桩和双排桩对比分析

众所周知，要达到同等支护效果，若单从工程造价角度考虑，采用锚杆式排桩比地下连续墙经济性更好；若单从安全性角度考虑，地下连续墙则更安全可靠。因此通常在周边环境简单、地下水不丰富的地段采用排桩支护结构，而在周边环境非常复杂或地下水丰富且很难控制的地段一般采用地下连续墙。然而，大多数工程条件介于两者之间，往往需要同时兼顾经济性和安全性，并综合其他因素比选确定。 1、计算结果对比分析

从以上两种方案计算数据的对比可以看出这两种方案计算存在一定差异，主要表现在四个方面： A、最大位移、弯矩和剪力值不同，方案一位移、弯矩和剪力计算值分别为6.26mm、192.34kN.m

和128.69kN，方案二位移、弯矩和剪力值计算值分别为3.62mm、174.43kN.m和56.68kN。

方案一位移、弯矩和剪力图

方案二位移、弯矩和剪力包络图

B、最大沉降量不同。方案一指数法最大沉降量为4mm，方案二指数法最大沉降量为10mm。

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方案一最大沉降量图

方案二最大沉降量图

C、配筋情况不同。 方案一配筋情况如表所示： 段 选筋类型 号 1 纵筋 箍筋 加强箍筋 方案二配筋情况如图所示： 【前排】

级别 HRB335 HRB335 HRB335 钢筋 实配值 20D14 D12@150 D14@2000 实配[计算]面积 (mm2或mm2/m) 3079[3016] 1508[865] 154 -- 36

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As1 As2 As3 【后排】 钢筋级别 HRB335 HRB335 HPB235 钢筋级别 HRB335 HRB335 HRB335 选筋 2D16 2D16 d8@200 选筋 2D16 2D16 D16@2 As1 As2 As3

D、锚杆

方案一锚杆情况如表所示： 支锚道号 支锚类型 钢筋或 钢绞线配筋 1 锚杆 1E25 2 锚杆 1E32 方案二 无锚杆

2、计算结果差异分析

主要出现以上几种情况，主要因素为两种方案的具体设置不一样，分别为： A、锚杆式单排桩与双排桩结构受力与支护形式不一样。 B、预加力、材料抗力以及支锚刚度设置不一样。 C、各方案支护型式的结构刚度和其他自身的性质决定。

自由段长度 锚固段长度 实配[计算]面积 实用值(m) 实用值(m) (mm2) 6.0 6.0 6.5 9.5 491[423] 804[663] 锚杆刚度 (MN/m) 14.43 22.19 六、小结

深基坑工程在开挖和维护过程中所涉及问题的复杂性和不确定性，使深基坑工程成为一个高风险、高难度的岩土工程课题。本文结合工程实例计算, 建立平面模型分析计算，模拟了分步开挖过程中基坑支护结构变形规律，对比分析了理正深基坑设计的两种支护方案。 1、锚杆式排桩支护与双排桩支护对比

A、 锚杆式排桩支护施工较易，造价较低，适用于土质较好的地区。但对于软土地区，排桩必须附加止水帷幕，此时应充分考虑止水效果以及失效后的风险，宜按照前述五个方面分别与地下连续墙进行对比分析，综合比选后确定支护方案。

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B、（1）与单排桩相比，双排桩支护结构能有效地控制基坑侧向变形和减小桩身弯矩，减少基坑开挖工程对周边环境的影响。但在周边环境特别复杂的情况，必须与挖土施工方案相结合，才能最大程度的发挥双排桩支护结构的性能表现。 (2)增加连梁刚度，可使前、后排桩的水平位移减小，但当增加到一定程度后，对桩身水平位移的限制并不明显。在实际工程中，可权衡考虑控制造价。 (3)双排桩的冠梁与连梁截面高度不宜太小，才能达到钢结构的作用。 (4)双排桩之间排距的变化直接影响桩体两侧土压力的变化。排距过小，主要表现悬臂式特性，而排距过大，后排桩主要起拉锚作用。当排距适当时，双排桩支护结构有较好的性能表现。 2、理正深基坑软件使用心得

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