深基坑排桩支护结构ppt课件.ppt

第二节深基坑排桩支护结构
基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在6~10米左右时，即可采用排桩支护。排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。排桩支护结构可分为：
（1）柱列式排桩支护：当边坡土质尚好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡，如图3-5a所示。
（2）连续排桩支护（图3-5b）：在软土中一般不能形成土拱，支挡结构应该连续排。密排的钻孔桩可互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图3-5c所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图3-5d、e所示。
（3）组合式排桩支护：在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式，如图3-5f所示。按基坑开挖深度及支挡结构受力情况，排桩支护可分为一下几种情况。
（1）无支撑（悬臂）支护结构：当基坑开挖深度不大，即可利用悬臂作用挡住墙后土体。
（2）单支撑结构：当基坑开挖深度较大时，不能采用无支撑支护结构，可以在支护结构顶部附近设置一单支撑（或拉锚）。
（3）多支撑结构：当基坑开挖深度较深时，可设置多道支撑，以减少挡墙的压力。一、无支撑排桩支护结构
无支撑排桩支护结构也亦即悬臂式桩排支护结构（悬臂板桩的变位及土压力分布图见图3-6），可由多种桩型组成，本节只涉及相间或密排插入基坑底面以下一定深度的钢筋混凝土桩，桩顶设置钢筋混凝土锁口梁，桩体承受水平推力，锁口梁调节各桩受力和水平位移的支护结构体系。挡土深度视地质条件和桩径而异，一般不宜超过6m。图3-6悬臂板桩的变位及土压力分布图
a.变位示意图b.土压力分布图c.悬臂板桩计算图
d.Blum计算图式悬臂桩支护结构静力计算主要目的有二个：（1）悬臂桩桩身插入基底面以下的最小入土深度Dmin；
（2）桩身最大弯矩及所在位置，以计算桩身的截面和配筋。
（一）结构静力计算模型
钢筋混凝土桩插入基底面以下的深度可以根据静力平衡条件确定：如图3-7所示，通过主被动两侧土压力对C点的力矩平衡，解式（3-12），即可得最小入土深度Dmin。
（3-12）

式中MEa1，MEa2——分别为基底以上及以下主动土压力之合力对C点的力矩（kN.m）；
MEP——被动土压力对C点的力矩（kN.m）。
桩的设计长度应按下式确定：
（3-13）

式中H——基坑开挖深度（m）；
——增大系数，基坑底以下土质较好时取1.2；反之取1.4（二）计算步骤
1.土压力计算包括主动和被动压力和超载影响的计算。桩的入土深度为未知，可设为Dmin，这部分的土压力暂以包含Dmin的式子表示。
2.力矩平衡计算分别计算主、被动土压力对C点的力矩，再按照力矩平衡条件，列出平衡方程，一般为Dmin的三次方程。
3.解方程，得出Dmin。
4.求剪力为零点深度，对该深度截面计算弯矩，即为最大弯矩Mmax。
5.根据Dmin确定桩的设计入土深度，根据Mmax确定适当的桩径、桩距和桩的配筋。一、土压力计算
根据本题题意，公式（3-3）和（3-11）可以推导出公式（3-14）和（3-15），计算结果如表（3-5）和（3-6）所示。
（3-14）

（3-15）111213主动区力矩合计：
1.55Dmin3+25.83Dmin2+143.35Dmin+265.2
被动区力矩合计：
6.46Dmin3+14.28Dmin2
根据平衡条件可得：
4.91Dmin3-11.55Dmin2-143.35Dmin-265.2=0
解之，得:Dmin=7.33m桩的设计嵌入深度取:1.2Dmin=8.8m≈9m
桩的总长为:6+9=15m3.求最大弯矩
设剪力零点位于基底以下x处，该点以上主动土压力合力为：
（51.66×5.55）／2+51.66x+0.5（γ·x·Ka）x=4.655x2+51.66x+143.35
该点以上被动土压力合力为：
28.56x+0.5（γ·x·Kp）x=19.38x2+28.56x令两者相等，得：
14.725x2-23.1x-143.35=0解得x=4.0m
对该截面求矩即得最大弯矩Mmax
Mmax=143.35×（5.55／3+4）+51.66×4×4／2+4.655×42×4／3-28.56×4×4／2-19.38×42×4／3=709.4kNm
至此计算完毕，接着可按最大弯矩选择适当的桩径、桩距和配筋。但尚应注意计算所得Mmax是每延米桩排的弯矩值，应乘以桩距，并乘以荷载分项系数1.25之后，才是单桩弯矩设计值。（四）钢筋混凝土悬臂桩排结构设计要求
1.悬臂钢筋混凝土桩的配筋应按钢筋混凝土受弯构件计算和配筋，并应按规定采取构造措施。圆形截面桩宜均匀配筋，在土质较好或采用人工挖孔桩确有施工保证可采用不