基坑支护悬臂桩入土深度的思考和计算

基坑支护悬臂桩入土深度的思考和计算 基坑支护悬臂桩入土深度的思考和计算 44地基处理第l9卷1期 基坑1支护喝渭潮激的思考和计算 孟昭即 (中国化学工程第一勘察院061001) [摘要】对基坑支护悬臂桩入土(锚固)深度时过多的简化计算,做r探索性的思考和意见. [关键词】悬臂桩受力;简化计算 挡土墙设计与基坑悬臂桩支护,属同类工程.前者靠自身结构稳定土的推力,后者是借 桩入土深度的阻挡.计算入土深度的假定系数试算,是处理技术问的一种,然结果仍 脱不开是近似.本文就直接简化,做了些尝试并提出了计算方法. 建构物与土的关系 任何建构物都是直或间接建在地基上的.工程的破坏,除沉降差外,几乎都为剪切破坏. 结构物与土的关系,根据士力学相关理论和工程实践,有以一F2+1三种. ?土推构筑物一 如挡土墙工程,称主动土推(压)力,其大小为Ea; ?构筑物推土 如拱桥两端,悬臂桩下部入土部分,称被动土推力,其大小为Ep; 实际l=中还有一种,就是《土推士》. ?I二推土 如路堤对旁侧边坡,滑坡上部初期形成时等,主动被动都有,是中间状态.其推力目前 还不见计算方法.本文认为是Z"L(抗剪力)+T(滑动力,取T或o).关于此,见下表说明. 综上门纳为下表: \\压力法剪力法备注 序号关系,\\法 \压力性质表示推力性质表示 ?士推构筑物主动Ea主动T_ ?构筑物推土被动Ep被动1+r ?士推_十主动被动都有{+【J),7 收稿日期:2007年12月 2008年3月地基处理45 说明:一?当T的方向与作用方向背相时,取 ?当T的方向与作用方向相顺时,取+o. ?主动还是被动都不可能完全发挥,必须折减,乘一个系数r/,称《发挥度》. 基坑悬臂桩支护的受力分析 基坑用悬臂支护受力情况,可算是 比较复杂的一种,见图. 由图知道,所谓悬臂,系指坑底以 上桩无任何牵拉;入土深度则是桩下端 进入坑底的och长度,也就是hx+hy. 整体桩只靠入土一段hx-y的衔固,来保 持坑臂稳定而不坍塌. 根据前述建构物与土的关系,当桩 受到右侧土Tx的推力时,桩有向坑内 左倾之势,而坑内.处以下一定深度的 士受压产生被动抗力Ephx.与此同时, 其对面桩右产生主动土推力Eahx.再看 桩的端O2处,当桩内倾时,o2端势 必向右压,产生被动抗力Ephy,同样的, 其对面桩左也产生主动推力Eahy.图基坑悬臂桩支护的受力情况 对桩而言,归纳起来共作用着以下与计算有直接关系的力,它们共同作用,使桩稳 定, 边坡安全.其中,Eahx与Ephx,Eahy与Ephy方向相反,为简单,其减后表示为Epx和 Epy. 以上化简整理后得 = 等(g+—).一stn)r-一 = 等(g+)coscos一sin2cos+sin 2 '_—— '_—— 2 tg (cosn) (cosn)22 一 HC EI:Tygn一2C =一= p )+2c(+2)】 ? ? ? ? 留 一2一一2 n—n.一. 一一+ 一2一一2 S—S?一? 地基处理第l9卷1期 = E一=p+p—KoX2rhx+)+4c(?+)l}? 式中 (r_—地面荷载,kN/m2,oH挖深度, r__一土的重度,kN/m3,o的内摩角; C_—-土的内聚力,; — 甚坑底面以上右侧土体的水平推力,kN; — 甚坑底面以上右侧土体的垂直分力,kN; 动上压力系数; 动土压力系数; 其他见图. 悬臂桩入土深度的计算 为保持桩的稳定,必须所有作用在桩上的力处于平衡和以O为转动点的力矩相等. 据此, 忽略桩入土部分力作用点位置影响,则可列出如下二个方程 +EQ砂=E-I-E? Tx.h+孚专=Epx~-t-Epy.(hx? 由?式得 :— T~.h+Eory~!-- y -- ?一——_ ?代入?并整理得 ? h-I-EQ?Ay—E?hx hx+hy=—_? - I-—E硝一 观察?式右边,分子有-Epxh)【,分母有-Epx,由前?式可知,为lax的三次方.解出lax, 然后再求hy,是繁琐的.同时考虑到lax不算犬,又都为负值.如把.Zoxhx,.E忽略;则 剩 2008年'3月地基处理47 余几项都是已知的,就可简单的直接计算.结合图再看?式左边hx+hy=hxy,实质就 是桩的入 土深度.因绝对值Epx.hx>Epx,使h有所减少,可放在安全度采用时,予以考虑. 这样就 绕开了直解hX,hy的麻烦. 引例计算比较 例题【2】已知, q=20kPa,H=7.4m,r=19kN/m3, =35. ,Ka=0.27,Kp=3.69 h:2z :4.93脚,生:l7. 5.,=0.52,=1.92 32' 经前???计算,Tx=89.81kN,Ty=175.081d~,巴,;47.27kN. 把以上代入?式得 h+hy=b= . .Il+175.0889 . 81x4.93+47.27x'la.vo.:!二:茎::+E89.81+47.27:— 442..76+ — 145.19 :— 587 — .95 : 4.2945H一=历 137.08137.08 原例121计算时使用了c和桩墙与土之间的摩擦角,但本文没有.因此,就本例而言,桩入土 深度h比原例题3.42m偏大.如适当使安全度小些,最终本文值4.72m(4.29X1.1)与引用例 的建议值4.5m还是很近的. 结论与意见 (1)?式可做为初步计算使用; (2)安全系数K,可据地层不同和工程重要性以及自身经验采用1.2—1.3; (3)当工程实践多了,一般工程,做为一种方法,凭经验采取桩入土比f 开挖深 0.6-0.7,都能满足; (4)当地面无荷载时,令??式中q=o即可. 参考文献 [1]对挡土地墙压力计算和倾覆的思考与探索[J]《地基处理》2007年第二期 [2]高层建筑[M].中国建筑工业出版社1996年