4 桩墙式挡土结构设计计算

3桩墙式挡土结构设计计算•3.1土压力理论及计算–3.1.1静止土压力计算qKzKe000γHqKHKE0200γ21用弹性理论可以推得K0=/(1-)常用半经验公式为：对无粘性土或正常固结土K0=1-sin‘对超固结土K0=(ORC)0.41(1-sin')3.1.2库仑及朗肯理论一、计算公式aaaKcKze2γpppKcKze2γγ22γ2122cKcHKHEaaapppKcHKHE2γ2123.1.3地面荷载3.1.4深基坑支护结构上的土压力一、深基坑支护桩墙与刚性挡土墙的差异–1.施工工艺不同•挡土墙是先砌墙后填土；基坑支护是先做好桩墙，再开挖的。–2.墙后土体性质不同•挡土墙墙后填土是可以选择的，并且一般是无粘性土；基坑支护的土体一般是天然的，性质变化很大。–3.空间特性不完全相同•挡土墙一般是平面问题，但深基坑支护大多是空间问题。•二、土体强度指标的选取–1.墙后主动区–对砂土：由于排水固结快，应采用慢剪指标cs，s。–对粘土：①自重而产生的土压力。基坑开挖就是1不变，3降低，增加，产生u的过程，由于更其短，开挖速度快，u来不及消散，亦即来不及固结。这种应力路径基本上与固结快剪试验一致，所以在计算主动区由于自重而产生的土压力时，采用固结快剪（固结不排水剪）指标是比较合理的。②地面临时荷载产生的主动土压力。这种荷载总是在支护机构已经设置，基坑开挖之后短时间内施加完成的，墙后土体来不及固结，因此在计算荷载产生的主动土压力时应采用不排水剪或快剪指标。–此外，在处理基坑开挖出现滑坡问题时，可能要设计新的支护结构。在设计中对滑坡通过的土层，应采用残余强度指标。–2.墙前被动区–墙前被动区的强度指标一般也采用固结快剪或固结不排水剪强度指标。但应当清楚墙前被动区土体的应力路径与应力历史不同于墙后主动区。开挖不单单是3的减小，而且会使1和3调换次序。即开挖前1=v=γz，3=h=K0γz；开挖到底后3=v=γ(z-H)，1=h=γ(z-H)tan2(450+φ/2)+2ctan(450+φ/2)。同时基坑开挖也使得墙前被动区的土体处于超固结状态，而超固结土的强度高于正常固结土。–3.分析深基坑的边坡稳定–也应当采用固结快剪或固结不排水剪强度指标。•三、深基坑支护结构上的土压力计算–支护结构变形对土压力的影响•应当根据支护结构与土体的共同作用理论，通过变形协调条件来求解土压力分布。–土体性质对土压力的影响–施工对土压力的影响–深基坑开挖的空间效应问题–水压力–渗流对土压力的影响•一方面使墙后水压力减小，墙前水压力增大，这是有利的一面；另一方面使墙后土压力增大，墙前土压力减小，这是不利的一面。3.2土压力分布•3.2.1自立式（悬臂）桩墙一、库仑、朗肯理论土压力分布与实测二、北京地区悬臂桩土压力的几个工程实测结果北京医院悬臂桩支护实测土压力分布图北京邮政通信枢纽工程悬臂桩支护土压力分布图三、软土地区深基坑支护悬臂式桩墙上土压力分布上海博物馆新馆工程基坑深层搅拌自立式桩墙上的主动土压力实测结果与计算结果的比较•天津建筑科学研究所对悬臂桩支护的模型试验表明，当最大变形小于基坑深度的2.3%时，土压力呈三角形分布，数值与静止土压力值相等，从而认为软土地区悬臂结构上的土压力分布呈三角形，大小与静止土力相近。软土中的悬臂桩土压力分布试验结果3.2.2单支撑挡土桩墙的土压力分布单支点挡土结构的压力分布（a）单支点锚定板桩墙背面土压力分布；（b）单支点锚杆挡墙背面的土压力分布•上述两种结构的实测土压力分布曲线与三角形压力分布曲线的面积大致相同，故多数学者认为单支点挡土结构的土压力可以按三角形分布计算，如1973年第八届国际土力学地基基础会议上，Sandgvist就曾经提出，“对单层锚杆，选用三角形压力分布是适宜的”。3.2.3多层支撑或锚杆挡土结构上的土压力分布•一、Terzaghi和Peck的实测结果与分布模型Terzaghi和Peck在柏林地铁明挖工程中对多层支撑土压力的实测及分析结果(a)支撑挡土墙实测土压力包络图；（b）在砂土中设计支撑挡墙时，假定压力分布为梯形Terzaghi和Peck根据柏林和芝加哥等地铁工程中基坑挡土结构支撑受力测定情况提出的土压力分布（a）砂；（b）中硬以下粘土；（c）硬粘土二、Tschbotarioff提出的土压力分布（a）硬粘土地层；（b）中硬粘土地层；（c）软粘土地层四、有关规范对土压力分布的规定日本1974《建筑基础构造设计规程》的规定H5.0~2.0地层侧压力地层侧压力砂层地下水位浅(0.3~0.7)H粘土层软粘土(0.5~0.8)H硬粘土(0.2~0.5)H地下水位深(0.2~0.4)H瑞典《建筑设计规范》的规定