地下結(jié)構(gòu)工程課程設(shè)計(jì).doc

地下結(jié)構(gòu)工程課程設(shè)計(jì)專業(yè)：巖土與地下結(jié)構(gòu)工程1.1 工程地質(zhì)條件素填土：黃灰色、可塑、松、稍濕，不均勻，以素土為主，夾碎石，據(jù)調(diào)查堆積時(shí)間十年以上。全場分布。厚度0.5米。粉質(zhì)粘土: 黃色、軟-可塑、濕，無搖振反應(yīng)，刀切面光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等。見鐵錳質(zhì)氧化物。成因年代Q4al 。全場分布。厚度3.0米。粉質(zhì)粘土夾粉土：灰色、可塑，濕，刀切面稍光滑，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。夾粉土，薄層狀，厚度20-30cm。成因年代Q4al。全場分布。厚度5.0米。細(xì)砂：灰色，稍密，飽和，顆粒圓形，質(zhì)地較純，級配良好，主由長石、云母、石英等組成,粒組含量0.075mm為87.9-91.8%。成因年代Q4al。平面上尖滅。厚度6.0米。圓礫：雜色、稍密、飽和，圓形為主，母巖成份主要為石英巖、石英砂巖、硅質(zhì)巖、火成巖等，粒組含量2mm為52.6-90.1%。充填物為細(xì)砂，充填充分。成因年代Q3al。全場分布。厚度8.0米。卵石：雜色、中密、飽和，園形為主，母巖成份主要為石英巖、石英砂巖、硅質(zhì)巖、火成巖等，粒組含量20mm為52.2-80.7%。充填物為細(xì)砂，充填充分。成因年代Q3al。全場分布。未揭穿。1.2 水文地質(zhì)條件第層為弱透水層，第、層為相對隔水層，第、層為透水層。場地地下水按含水介質(zhì)劃分屬第四紀(jì)沖積物中的孔隙水，地下水按埋藏條件有兩種類型：上部為上層滯水無統(tǒng)一地下水位，勘察時(shí)通過各鉆孔的觀測上層滯水埋深0.3-1.1米，賦存于素填土中，受大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)排泄為主；下部承壓水勘察時(shí)穩(wěn)定水位埋深約3.0-4.0米，承壓水賦存于砂、卵石層中，具有弱承壓性，受區(qū)域同層側(cè)向補(bǔ)給徑流排泄。地下水年變化幅度根據(jù)湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)編制的環(huán)境水文地質(zhì)工程地質(zhì)綜合勘察報(bào)告資料為1.0-3.0米，在豐水期由長江側(cè)向補(bǔ)給，在枯水期地下水側(cè)向補(bǔ)給長江。1.3 環(huán)境條件場地平坦,無地下管線,距圍護(hù)結(jié)構(gòu)一定距離之外有已建房屋。2.1基坑支護(hù)設(shè)計(jì)主要參數(shù) 土層編號土 名天然重度r(kN/m3)C(kPa)度備注素填土17.0108各指標(biāo)為復(fù)核值。粉質(zhì)黏土19.01710粉質(zhì)粘土夾粉土19.11911細(xì)砂20.0025圓礫18.00362.2開挖深度及地面荷載基坑開挖深度為自然地面下6.0米，地面荷載與坑邊距離為1.0米，荷載大小為30Kpa，作用寬度為10.0米。2.3 基坑工程重要性等級由于本工程基坑開挖深度為6.0米，開挖深度一般；又由于場地平坦，無地下管線；工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。綜合各方面因素，確定該基坑工程重要性等級為二級。3.1設(shè)計(jì)依據(jù)（1）地下結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（2） 鄭剛主編。地下工程，機(jī)械工業(yè)出版社，2011（3）東南大學(xué)等合編。土力學(xué)（第二版），中國建筑工業(yè)出版社，2005（4）建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范(JGJ120-99)，中國建筑工業(yè)出版社，1999（5） 湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)基坑工程技術(shù)規(guī)程(DB42159-2004) （6）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50010一2010)，中國建筑工業(yè)出版社2010（7）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 500092001)，中國建筑工業(yè)出版社，20024.1地下連續(xù)墻支護(hù)斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容與要求（1）確定在施工過程中作用于連續(xù)墻上的土壓力、水壓力以及上部傳來的荷載；（2）確定地下連續(xù)墻所需要的入土深度，以滿足抗管涌、抗隆起、防止基坑整體失穩(wěn)破壞以及滿足地基承載力的需要；（3）地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算與變形驗(yàn)算；（4）地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)，包括墻體和支撐的配筋設(shè)計(jì)或者截面強(qiáng)度驗(yàn)算，節(jié)點(diǎn)、接頭的連接強(qiáng)度和構(gòu)造處理；（5）估算基坑施工對周圍環(huán)境的影響，包括連續(xù)墻的墻頂位移和墻后地面沉降值的大小和范圍；（6）繪制結(jié)構(gòu)配筋圖。4.2設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.1地面附加荷載傳至n層土底面的豎向荷載qn計(jì)算1.0m-11.0m的荷載應(yīng)加上q. 由規(guī)范公式計(jì)算q=q0=30=25KPa 4.2.2各層土壓力計(jì)算 各土層的土壓力系數(shù)： Ka1=0.756 =0.869 Ka2=0.705 =0.839 Ka3=0.679 =0.824 Ka4=0.406 =0.637 地下水位埋深取0.3m-1.1m 承壓水取水位埋深為3.0m主動土壓力計(jì)算：00.5m 上= 0-2c1=0-2100.8690下= 1h1Ka1-2c1=170.50.756-2100.8690(2)粉質(zhì)粘土 （0.5m-1.0m） 2=19KN/M3 C2=17Kpa 2=10 上=h1Ka2-2c2=17.00.50.704-2170.8390 又由于從1.0m開始受地面附加荷載的影響，此處存在地下水，而此土層為粘性土，故水土合算。（1.0m-3.5m） 1.0 = (q+1h1+2h)Ka2-2c2=(25+17.00.5+190.5)0.704-2170.839=1.746Kpa 下= (q+1h1+2h2)Ka2-2c2=（25+170.5+190.5+192.5）0.704-2170.839=35.186Kpa(3)粉質(zhì)粘土夾粉土粉質(zhì)粘土夾粉土層分為兩層計(jì)算（存在開挖面的影響） 上= (q+1h1+2h2)Ka3-2c3=(25+17.00.5+193.0)0.680-2190.824=30.228Kpa 6.0 = (q+1h1+2h2+3h3）Ka3-2c3=(25+17.00.5+193.0+19.12.5)0.680-2190.824=62.698Kpa根據(jù)規(guī)范，基坑開挖面以下的土壓力可按以下方法計(jì)算：（6.0m-8.5m） a3=62.698Kpa（4）細(xì)砂 （8.5m-14.5m） m=18.875KN/m3 a4=(q+mh)Ka4=(25+18.8756.0)0.406=56.13Kpa被動土壓力計(jì)算（3）粉質(zhì)粘土夾粉土 被動土壓力在基坑開挖面以下正位，故地下水的計(jì)算就按照開挖面以下0.5m算起,但是由于是粘性土，做合算，故 6.0=3H0Kp1+2c3=0+2191.213=46.09Kpa 下=3H1Kp1+2c3 =19.12.51.472+2191.213=117.656Kpa第四層土層為砂性土，故水土分算 上=+2c4=19.12.52.464+20=117.656Kpa 下=（3H1+4H2）Kp2+2c4=（19.12.5+106） 2.464+106=325.496Kpa土壓力計(jì)算圖4.2.3嵌固深度hd的計(jì)算 假設(shè)支撐點(diǎn)設(shè)在距離地面2.0m處，水平荷載與抗力相等的點(diǎn)即彎矩為零的地方，設(shè)此點(diǎn)距離坑底hc,hc=0.591m 支點(diǎn)力Tc= hai=+ =380.486 kN/m hpi=46.0960.5910.591 +16.6160.5910.591=9.07kN/m把數(shù)據(jù)代入上式中得Tc=80.912kN. 假設(shè)嵌固點(diǎn)在距離基坑開挖面底部x m處，代入公式 hp+Tc(hT1+hd)-1.20 ha0 中得方程： 5.773x3-18.147x2+74.332x-183.6940 得， x=3.5 m,即嵌固深度hd=3.5m4.2.4地下連續(xù)墻配筋計(jì)算（1）最大彎矩的計(jì)算，彎矩最大有兩個點(diǎn)，一個在坑底上方，一個在坑底下方 假設(shè)在上方的點(diǎn)在距離第二層土底y m處，彎矩最大在剪力為零的地方，故：80.912=1.7462.5+2.533.44+30.228y+ y2解得，y取正值，y=0.955m故Mmax=1.7462.5（0.955+）+2.533.44（2.5+0.955）+30.2280.9550.955+12.40.9550.955-80.9122.455=-98.59kN/m 假設(shè)第二個點(diǎn)在坑底處，首先當(dāng)在第三層土里時(shí)，不滿足，主動方向上土的剪力大于被動主方向上土的剪力，大約位置在第四層土層里，設(shè)離第四層土頂ym故計(jì)算式如下： 80.912+（46.094+116.382）2.5+117.656y+34.64y2=（1.746+35.186）2.5+（30.228+62.698）2.5+62.6982.5+56.130 y解得，y=0.2mM2=148.656 最大彎矩Mmax=M2=148.27kN/m取連續(xù)墻單位寬度b=1.0m為計(jì)算模型，h取500mm，混凝土的強(qiáng)度等級取C25，按照所取截面尺寸配筋，采取雙筋布置： 先計(jì)算As MMu=s1fcbh20+fyAs(h0-s)fy=fy ,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2,h0=500-70=470mm取=0.530.518故取=b=0.518，由(-1)2=1-2s s=0.384 As=(Mu-s1fcbh20)/fy(h0-s)0 混凝土的抗壓過大，按構(gòu)造配筋 按規(guī)范規(guī)定，應(yīng)選擇級鋼，直徑不宜小于16，保護(hù)層厚度不宜小于70mm,間距在200-300mm之間，故選擇雙筋截面，受拉面采用22200，保護(hù)層厚度取70mm,受壓面取16300配筋圖如下：（2）錨桿計(jì)算 錨桿配筋： Tc=80.912kN 錨桿的傾斜度規(guī)范規(guī)定在15-25，所以取=15 TcNu cos=Nu cos15 NuTc/cos15=83.76kN 錨桿采用HRB335級鋼筋，fy=300N/mm2 As=103=279.2mm2 查表取122，As=379.94mm2計(jì)算錨桿的長度 自由段長度由公式 lf=lt lt=4.591,= =10.77（加權(quán)平均),=15（錨 桿的傾斜角度）。 把上述的數(shù)據(jù)代入公式lf= lt =2.15m錨桿混凝土澆注長度（即錨固長度）計(jì)算 規(guī)范公式為Nu=為安全系數(shù)，取1.3， li錨桿的錨固長度，d取0.15m，粉質(zhì)粘土取64，粉質(zhì)粘土夾粉土取60， 錨桿取9m長。承載力驗(yàn)算Nu=kN83.76kN 滿足要求。5. 連續(xù)墻驗(yàn)算5.1地基承載力驗(yàn)算 P1=a（H+D）+q=170.5+193+19.15+201+30=211Kap P2=bD=19.12.5+201=67.75Kap R=bDNq+cNc=67.756.4+10.4115.44=594.33Kap 承載力安全系數(shù)K=1.25 滿足要求。 P1墻背在維護(hù)強(qiáng)的平面上的垂直荷載 P2墻前在維護(hù)強(qiáng)的平面上的垂直荷載 R墻前極限承載力 Nq Nc地基承載力系數(shù)5.2抗隆起驗(yàn)算 普朗德爾公式(K 1.11.2)= = Ka=tan2（）=0.558 C=Kpa 滿足抗隆起要求。5.3抗管涌穩(wěn)定安全系數(shù)(Ks 1.5):式中0側(cè)壁重要性系數(shù);土的有效重度(kN/m3);w地下水重度(kN/m3);h地下水位至基坑底的距離(m);D樁(墻)入土深度(m); K = 2.852 = 1.5, 滿足規(guī)范要求。5.4整體穩(wěn)定驗(yàn)算計(jì)算方法：瑞典條分法應(yīng)力狀態(tài)：總應(yīng)力法條分法中的土條寬度: 1.00m滑裂面數(shù)據(jù)整體穩(wěn)定安全系數(shù) Ks = 1.689圓弧半徑(m) R = 12.230圓心坐標(biāo)X(m) X = -3.080圓心坐標(biāo)Y(m) Y = 3.0985.5理正深基坑軟件計(jì)算位移圖： 開挖2.5m時(shí) 加支撐時(shí) 開挖9.5m時(shí)5.6地表沉降圖：11