对于 矩形土压力 模式,自重部分须扣除坑内土的自重(对水位以下的分算土层,扣除有效自重;坑内水位取坑底位置,天然水位在坑底以下就取天然水位)。
式中:
γj─ 第j层土的天然重度;
γw─ 水的重度,取10kN/m3; Δhj─ 第j层土的厚度; hwa,i─ 地下水位; ci、ci'─ 第i层土的内聚力、有效内聚力; φi、φi'─ 第i层土的内摩擦角、有效内摩擦
角; q─ 超载。
3.2 围护墙被动侧土压力计算
被动侧土压力采用简化库伦土压力公式: 采用水土合算或计算点在水位以上时:
,
采用水土分算且计算点在水位以下时:
,
式中:
hwp,i─ 坑内地下水位; δi、δi'─ 第i层土与墙体的摩擦角和有效摩擦
角,
取(2/3~3/4)φ或 φ'。
3.3 水压力计算 3.3.1 静止水压力
图中: γ─水 的重度10kN/m3。
3.4 围护墙内力变形计算
计算简图
围护墙的基本方程:
内力变形关系:
平衡方程:
支撑处边界条件:
桩端处边界条件:
式中:
M―桩 身弯矩; EI―围 护墙抗弯刚度,E为墙体材料的弹性模量, I截面惯性矩 ; ρ―曲 率; x―水 平位移; z―深 度; Q―桩 身剪力; eak―主 动侧水土压力; ka―基 底以上土的水平向基床系数,见“ 土体水平向基床系数计算 ”。当位移为正是取0; kp―基 底以下土的水平向基床系数,见“ 土体水平向基床系数计算 ”。
可考虑坑底土的塑性性质,当kpx>epk时,取kp=epk/x,epk为坑底极限被动土压力, 见“ 围护墙被动侧土压力计算 ”; bs―主 动侧水土压力计算宽度,对板桩、连续墙、搅拌桩取每延米,对排桩、SMW工法桩取
桩中心距; b0―土 体抗力计算宽度。墙式围护取每延米;
对圆形排桩围护:b0=0.9(1.5d+0.5),d为桩径; 对方形排桩围护:b0=1.5b+0.5,b为边长; 计算值超过桩间距时b0取桩间距; zsi―第 i道支撑的深度。 Ksi―第 i道支撑每延米的水平刚度。见“ 支撑/锚的水平刚度计算 ”;
第i道支撑处的墙体剪力。 ―
第i道支撑处第m工况的水平位移。 ―
T0i―第 i道支撑每延米的水平向预加轴力。 zL―墙 底端的深度。
墙底端的墙体弯矩 ―
Kθ―墙 底端旋转约束刚度,模拟墙底土对墙底的约束作用, 对于较厚的搅
拌桩,可考虑这种作用,对于其他厚度较薄的围护墙,可忽略这种作用。 Kθ=1×b3×kp(D)/12,D为嵌入深度。 上述微分方程可用有限单元法求解,解得水平位移后,可求出桩身内力。
3.4.1 土体水平向基床系数的计算 3.4.1.1 m法
kp=mz,m为土层的水平向基床系数随深度增长的比例系数,z为计算点距离开挖面的深度(对于主动侧就是距桩顶的距离);
3.4.2 支撑/锚水平刚度计算 3.4.2.1 平面内支撑
式中: Ks―支 撑水平刚度; α―支 撑松弛系数,对混凝土支撑和预加压力的钢支撑,取1.0;对不预加压力的钢支撑,取
0.8~1.0; A―支 撑的截面面积; L―支 撑长度; s―支 撑间距; θ―支 撑与围檩的夹角; E―支 撑材料的弹性模量; λ―支 撑不动点调整系数:支撑两对边基坑的土性、深度、周边荷载等条件相近,且分层对
称开挖时,
取λ=0.5;支撑两对边基坑的土性、深度、周边荷载等条件有差异时,对土压力较大或先开挖的一