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1、1,第二章 基坑工程设计原则及荷载,2,第一节 基坑工程设计的内容及依据 两种极限状态？基坑工程设计的基本原则？基坑工程的安全等级？基坑工程的设计内容？基坑工程的设计依据？,3,1承载能力极限状态 承载能力极限状态系指对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周围环境破坏。2正常使用极限状态 正常使用极限状态系指对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响周边环境的正常使用功能。,基坑工程设计设计原则及荷载,两种极限状态,4,在满足支护结构本身强度、稳定性和变形要求的同时，确保周围环境的安全；在保证安全可靠的前提下，设计方案应具有较好的技术经济和环境效应；为基坑支护工
2、程施工和基础施工提供最大限度的施工方便。,基坑工程设计设计原则及荷载,基坑工程设计的基本原则,5,基坑工程设计设计原则及荷载,基坑工程的安全等级,6,1承载能力极限状态的计算根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性验算；基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算；当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。,基坑工程设计设计原则及荷载,基坑工程的设计内容,7,2正常使用极限状态的计算 对于安全等级为一级及对支护结构变形有限制的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。,基坑工程设计设计原则及荷载,基坑工程的设计内容,8,3地下水控制计算和验算抗渗透稳定性验算；基坑底突
3、涌稳定性验算；根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算；对支护结构的计算和验算、质量检测，提出对施工监测的要求。,基坑工程设计设计原则及荷载,基坑工程的设计内容,9,1.国家及地区的有关规范及规程；2场地岩土工程地质勘察资料周围环境资料主体结构设计资料5.施工条件,基坑工程设计设计原则及荷载,基坑工程的设计依据,10,第二节 土压力的种类 概念静止土压力的计算影响土压力的因素土压力参数的选择,11,1静止土压力 静止土压力是在挡土墙(支护体)施工过程中土体不受扰动并在建造后不发生位移的条件下，挡土墙(支护体)后填土处于弹性平衡状态，此时墙(支护体)背上的土压力称为静止土压力。2主动上压力 挡土
4、墙(支护体)发生离开土体方向的位移，当挡土墙(支护体)的位移达到一定程度时，其后的土体达到极限平衡状态，此时的土压力减小至最小，称为主动土压力。3被动土压力 挡土墙(支扩体)在外力作用下，发生挤向土体的位移，当挡土墙(支护体)的位移达到一定程度时，其后的土体达到极限平衡状态，此时的土压力达到最大值，称为被动土压力。,基坑工程设计设计原则及荷载,概念,12,高度为H的挡土墙离填土面为z处静止土压力,基坑工程设计设计原则及荷载,静止土压力的计算,13,主要因素有：1.土的类别及土的计算指标；2.计算理论；3.支护结构的刚度及位移；4.有无支点及支点的位置和反力大小；5.所开挖的基坑大小及几何形状；
5、6.地下水位；7.施工方法、施工工序和施工过程；8.外界的荷载与温度变化等。,基坑工程设计设计原则及荷载,影响土压力的因素,14,土压力与位移的关系,15,经典土压力理论 朗肯土压力理论 库伦土压力理论,基坑工程设计设计原则及荷载,第三节 主动土压力和被动土压力,16,支护结构上的荷载分析,朗肯库仑土压力的计算,17,经典土压力与支护结构上土压力的区别,基坑工程设计设计原则及荷载,第三节 主动土压力和被动土压力,18,支护结构上土压力的分布,基坑工程设计设计原则及荷载,第四节 作用与支护结构上的土压力,19,支护结构上土压力的分布,基坑工程设计设计原则及荷载,第四节 作用与支护结构上的土压力,
6、20,支护结构刚度土压力的分布模式的影响：工程经验表明，支护结构的刚度、支撑的刚度、等对土压力的分布影响较大。,基坑工程设计设计原则及荷载,悬臂式支护结构上的土压力的分布模式,悬臂式重力挡土支护结构悬臂式柔性挡土支护结构,21,单支点支护结构上的土压力：,基坑工程设计设计原则及荷载,具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式,结果分析：仍可按三角形分布计算计算弯矩值偏于安全，锚杆拉力偏小。,22,多支点支护结构上的土压力：,基坑工程设计设计原则及荷载,具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式,23,多支点支护结构上的土压力：,基坑工程设计设计原则及荷载,具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式,注：适
7、用于基坑开挖深度大于16m的基坑,24,多支点支护结构上的土压力：,基坑工程设计设计原则及荷载,具有支撑的支护结构上的土压力的分布模式,日本铃木音彦模式,25,第五节 水平荷载与抗力取值水平荷载标准值水平抗力标准值地下水对水平荷载的影响,26,目前较常用的两种土压力计算模式：（1）古典式(传统式)（2）我国部分地区和建筑基坑支护技术规程(JGJ12099)采用的模式,基坑工程设计设计原则及荷载,27,碎石土、砂土主动土压力的计算一般按水土分算法进行。当计算点位于地下水位以上时：,支护结构上的荷载分析,水平荷载（主动土压力强度）的计算,（式2.16）,基坑工程设计设计原则及荷载,28,支护结构上
8、的荷载分析,主动土压力强度的计算,当计算点位于地下水位以下时：,基坑工程设计设计原则及荷载,29,(2)粘性土、粉土、淤泥及淤泥质土主动土压力计算公式。粘性土、粉土、淤泥及淤泥质土主动土压力计算一般按水土合算法进行，公式形式同式(216)。注：当按式(216)、(217)计算的基坑开挖面以上的土压力小于零时，应取零。,支护结构上的荷载分析,主动土压力强度的计算,基坑工程设计设计原则及荷载,30,支护结构上的荷载分析,主动土压力强度的计算,2竖向应力aik的确定：,基坑工程设计设计原则及荷载,31,支护结构上的荷载分析,主动土压力强度的计算,3竖向应力rk的确定：,当计算点位于基坑开挖面以上时，
9、按三角形分布模式计算，即可按上式进行计算。当计算点位于基坑开挖面以下时，按矩形分布模式计算。,基坑工程设计设计原则及荷载,32,支护结构上的荷载分析,主动土压力强度的计算,4竖向应力0k的确定：,（1）当支护结构外侧地面有均布载荷q时，如图（a），0kq,基坑工程设计设计原则及荷载,33,支护结构上的荷载分析,主动土压力强度的计算,4竖向应力0k的确定：,（2）当距支护结构b1外侧地面有均布载荷q时如图(b)，在C点以上：0k0；在C点以下：0kq,基坑工程设计设计原则及荷载,34,支护结构上的荷载分析,主动土压力强度的计算,4竖向应力0k的确定：,（3）当基坑顶部局部放坡时，将土坡自重应力换
10、算成均布荷载即qh，如图(b)：在C点以上：0k0；在D点以下：0kq；CD段：,基坑工程设计设计原则及荷载,35,支护结构上的荷载分析,主动土压力强度的计算,5竖向应力lk的确定：,（1）当距支护结构b1外侧地面有宽度为b2的条形荷载q时，如图(a)：在C点以上：lk0；在D点以下：lk0；CD段：,基坑工程设计设计原则及荷载,36,支护结构上的荷载分析,主动土压力强度的计算,5竖向应力lk的确定：,（2）当距支护结构b1有与支护结构平行的条形基础时，如图(b)：在C点以上：lk0；在D点以下：lk0；CD段：,基坑工程设计设计原则及荷载,37,支护结构上的荷载分析,主动土压力强度的计算,5
11、竖向应力lk的确定：,（3）当距支护结构b1有与支护结构平行的矩形基础时，如图(b)：在C点以上：lk0；在D点以下：lk0；CD段：,基坑工程设计设计原则及荷载,38,支护结构上的荷载分析,主动土压力强度的计算,6基坑外侧有大面积开挖时竖向应力aik的确定,（1）在C点以上：（2）在D点以下：（3）CD段：,39,支护结构上的荷载分析,水平抗力（被动土压力强度）的计算,1碎石土、砂土被动土压力计算公式：碎石土、砂土被动土压力的计算一般按水土分算法进行。(1)当计算点位于地下水位以上时：(2)当计算点位于地下水位以下时：,基坑工程设计设计原则及荷载,40,支护结构上的荷载分析,被动土压力强度的
12、计算,2粘性土、粉土被动土压力计算公式 粘性土、粉土被动土压力计算一般按水土合算法进行，公式：3 竖向应力pik的确定：,基坑工程设计设计原则及荷载,41,支护结构上的荷载分析,土压力及其作用点位置的计算,1三角形分布：,基坑工程设计设计原则及荷载,42,支护结构上的荷载分析,土压力及其作用点位置的计算,2梯形分布：,基坑工程设计设计原则及荷载,43,支护结构上的荷载分析,土压力及其作用点位置的计算,3矩形分布：,基坑工程设计设计原则及荷载,44,支护结构上的荷载分析,地下水对水平荷载的影响,总应力的计算有两种：即“水土合算”和“水土分算”一般对粗颗粒土如砂土、粉土等采用了“分算”；而对于细颗粒土如粘土采用于“合算”的方法；,基坑工程设计设计原则及荷载,
