施工车辆荷载在基坑工程中的取值探讨

施工车辆荷载在基坑工程中的取值探讨杨诗义湖北省地质工程院武汉430073摘要：基坑工程设计过程中经常考虑汽车荷载的超载施加问题，该如何施加，施加多少，现行《建筑基坑支护设计规程》（JGJ120-2012）、湖北省地方标准《基坑工程技术规程》（DB42/T159-2012）中并没有说明，导致实际基坑支护设计时，汽车超载施加无法明确方法可循。现结合实际工程中的设计经验，加以总结归纳，提出一种比较切实可行的做法。关键词：基坑支护；汽车等效均布荷载；动力系数；扩散角1.前言基坑支护设计过程中经常涉及到汽车荷载的超载施加问题，该如何施加，施加多少，作用深度是多少等等一些问题。现行《建筑基坑支护设计规程》（JGJ120-2012）、湖北省地方标准《基坑工程技术规程》（DB42/T159-2012）中并没有明确说明，导致实际基坑支护设计时，汽车超载施加无明确指导性方法可循。现结合自己实际设计及评审工作中的一些想法，提出自己认为切实可行的做法。2.计算与解释基坑开挖过程中需要土方外运，土方外运一般采用前四后八自卸车外运（砼泵车也类似），所谓前四后八自卸车就是说前面是双桥4个轮子，后面是双桥8个轮子。汽车荷载属于动力荷载，当汽车荷载距离基坑坡顶线超过一定距离时，岩土对汽车荷载起缓冲和扩散作用，当汽车荷载距离超过1.0m时，轮压荷载的动力影响已不明显，可取动力系数为1.0（参考《结构荷载设计规范》GB50009-2012，《建筑结构设计问答及分析》朱炳寅2009年第一版）。前四后八荷载主要在后面双桥上，后面双桥轴距1.4m，轮距1.8m，后轮双桥总轴重600kN，考虑车轮抓地长度0.2m，前四后八后桥平面尺寸见下图：BBAA后轴轮压力扩散范围后八轮后桥平面（1）假设汽车外侧轮距离基坑坡顶线L=1.0m，计算汽车等效分布荷载作用大小时，车轮扩散压力扩散角θ=30°。后轮双桥轮压的扩散面积为：(2.4+2)×(1.6+2)=15.84m2。则汽车等效分布荷载：P=600kN/15.84m2=37.88kPa。计算车轮荷载等效分布深度时，取车轮扩散压力扩散角θ=45°，则d=L=1.0m。（2）假设汽车外侧轮距离基坑坡顶线L=2.0m，计算汽车等效分布荷载作用大小时，车轮扩散压力扩散角θ=30°。后轮双桥的轮压的扩散面积为：(2.4+4)×(1.6+4)=35.84m2。则汽车等效分布荷载：P=600kN/35.84m2=16.74kPa。计算车轮荷载等效分布深度时，取车轮扩散压力扩散角θ=45°，则d=L=2.0m。（3）假设汽车外侧轮距离基坑坡顶线L=3.0m，计算汽车等效分布荷载作用大小时，车轮扩散压力扩散角θ=30°。后轮双桥的轮压的扩散面积为：(2.4+6)×(1.6+6)=63.84m2。则汽车等效分布荷载：P=600kN/63.84m2=9.40kPa。计算车轮荷载等效分布深度时，取车轮扩散压力扩散角θ=45°，则d=L=3.0m。A-AB-B现就汽车等效分布荷载大小及作用深度的车轮压力扩散角取值不同做出说明：计算等效分布荷载大小时，现行《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）压力扩散角取30°、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）中砼中压力扩散角取45°，土中压力扩散角取30°；计算等效分布荷载作用深度时，现行《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-2012）土压力扩散角取45°。两者取值不同主要是因为出于从安全角度考虑，计算等效分布荷载大小时，取30°对工程安全有利；计算等效分布荷载作用深度时，取45°对工程安全有利。这也是三本规范土压力扩散角取值不同的原因所在。通过计算标明基坑边缘车辆超载，距基坑边线距离为1.0~3.0m时，汽车等效局部荷载标准值为35.84~9.40kPa，等效分布深度为1.0~3.0m。通过以上计算，现对坡顶汽车荷载等效分布荷载及作用深度表作简化，提供如下表1供设计人员设计时使用。基坑汽车等效分布荷载及作用深度表表1汽车轮边与基坑边线距离H（m）汽车等效均布荷载P（kPa）作用深度d（m）1.0361.02.0172.03.0103.0注：此表P值为标准值，设计计算是根据不同的地方标准换算成设计值参与计算；对于汽车荷载距离基坑边线1.0~3.0m之间时，汽车等效分布荷载及作用深度按表内插使用。3.结论综上所述后建议：（1）基坑设计时汽车超载临近基坑时，最近距离不应超过1.0m，小于1.0m时，应考虑动力系数，另行计算荷载；（2）汽车超载距离基坑顶边线1.0m~3.0m之间时，汽车等效分布荷载及作用深度按表1内插使用；（3）3.0m~2倍基坑开挖深度（H）时按10kPa考虑，超过2倍基坑开挖深度（H）时可不考虑汽车超载的影响；（4）此汽车荷载为理论推演，在设计过程中起参考作用，具体的基坑设计尚应满足地方标准及审图机构的技术要求。结合湖北省地方标准《基坑工程技术规程》DB42/T159-2012的基本规定及天汉深基坑计算软件，取值界面如下图。1000基坑侧壁体土q=36.0kPa17kPaq=10.0kPa15kPa1m深2m深3m深10001000距坑边3.0米~2H2H不考虑车载建模计算荷载取值H--基坑开挖深度4.参考文献：[1]建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）[2]建筑结构设计问答及分析朱炳寅2009年第一版[3]建筑结构荷载规范（GB50009-2012）[4]建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）[5]建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）[6]湖北省地方标准《基坑工程技术规程》（DB42/T159-2012）作者简介：杨诗义，男，工程师，湖北省城市地质工程院总工办通讯地址：武汉市八一路463号湖北地建集团邮编：430072