土釘墻支護(hù)計(jì)算書計(jì)算依據(jù)：1、《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-20122、《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》江正榮編著3、《實(shí)用土木工程手冊(cè)》第三版楊文淵編著4、《施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施安全設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)》謝建民編著5、《地基與基礎(chǔ)》第三版土釘墻需要計(jì)算其土釘?shù)目估休d力和土釘墻的整體穩(wěn)定性。一、參數(shù)信息1、基本參數(shù)側(cè)壁安全級(jí)別一級(jí)基坑開挖深度h(m)20土體的滑動(dòng)摩擦系數(shù)1.3條分塊數(shù)10土釘墻計(jì)算寬度B'(m)40基坑地面至抗隆起計(jì)算平面之間的距離D(m)22、荷載參數(shù)序號(hào)類型面荷載q(kPa)荷載寬度b(m)基坑邊線距離a(m)平行基坑邊的分布長(zhǎng)度l(m)作用深度d(m)1局布荷載802011.7401.53、土層參數(shù)序號(hào)土名稱土厚度(m)坑壁土的重度γ(kN/m3)坑壁土的內(nèi)摩擦角φ(°)粘聚力C(kPa)極限摩擦阻力(kPa)飽和重度(kN/m3)1填土318.518520202風(fēng)化巖1221.52035150223風(fēng)化巖2022.532100300244、土釘墻布置數(shù)據(jù)放坡參數(shù)：序號(hào)放坡高度L(m)放坡寬度W(m)平臺(tái)寬度B(m)110102210102土釘參數(shù)：序號(hào)孔徑d(mm)長(zhǎng)度l(m)入射角α(°)豎向間距Sz(m)土釘桿體材料桿體截面積As(mm2)抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk(N/mm2)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy(N/mm2)11108202鋼筋80340036021108202鋼筋803400360311012202鋼筋803400360411015202鋼筋803400360511012202鋼筋80340036061108202鋼筋80340036071105202鋼筋80340036081105202鋼筋80340036091105202鋼筋8034003605、計(jì)算系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ01.1綜合分項(xiàng)系數(shù)γF1.25土釘抗拔安全系數(shù)Kt1.6圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)Ks1.35抗滑移安全系數(shù)Ksl1.2抗傾覆安全系數(shù)Kov1.3抗隆起安全系數(shù)Khe1.8經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ηb0.6二、土釘承載力計(jì)算Ka1=tan2(45°-φ1/2）=tan2(45-18/2)=0.528；Ka2=tan2(45°-φ2/2）=tan2(45-20/2)=0.49；Ka3=tan2(45°-φ3/2）=tan2(45-20/2)=0.49；Ka4=tan2(45°-φ4/2）=tan2(45-32/2)=0.307；第1層土：0-3m(+0)H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/18.5=0mPak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=18.5×0×0.528-2×5×0.5280.5=-7.266kN/m2Pak1下=γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=18.5×(3+0)×0.528-2×5×0.5280.5=22.038kN/m2第2層土：3-13.2m(+0)H2'=[∑γ1h1]/γi=[55.5]/21.5=2.581mPak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=21.5×2.581×0.49-2×35×0.490.5=-21.809kN/m2Pak2下=γ2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=21.5×(10.2+2.581)×0.49-2×35×0.490.5=85.648kN/m2第3層土：13.2-15m(+0)H3'=[∑γ2h2]/γi=[274.8]/21.5=12.781mPak3上=γ3H3'Ka3-2c3Ka30.5=21.5×12.781×0.49-2×35×0.490.5=85.648kN/m2Pak3下=γ3(h3+H3')Ka3-2c3Ka30.5=21.5×(1.8+12.781)×0.49-2×35×0.490.5=104.611kN/m2第4層土：15-20m(+0)H4'=[∑γ3h3]/γi=[313.5]/22.5=13.933mPak4上=γ4H4'Ka4-2c4Ka40.5=22.5×13.933×0.307-2×100×0.3070.5=-14.573kN/m2Pak4下=γ4(h4+H4')Ka4-2c4Ka40.5=22.5×(5+13.933)×0.307-2×100×0.3070.5=19.965kN/m21）水平荷載臨界深度：Z0=Pak1下h1/(Pak1上+Pak1下)=22.038×3/(7.266+22.038)=2.256m；第1層土Eak1=0.5Pak1下Z0ba=0.5×22.038×2.256×2=49.718kN；aa1=Z0/3+∑h2=2.256/3+17=17.752m；第2層土Eak2=h2(Pa2上+Pa2下)ba/2=10.2×(-21.809+85.648)×2/2=651.158kN；aa2=h2(2Pa2上+Pa2下)/(3Pa2上+3Pa2下)+∑h3=10.2×(2×-21.809+85.648)/(3×-21.809+3×85.648)+6.8=9.038m；第3層土Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=1.8×(85.648+104.611)×2/2=342.466kN；aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)+∑h4=1.8×(2×85.648+104.611)/(3×85.648+3×104.611)+5=5.87m；第4層土Eak4=h4(Pa4上+Pa4下)ba/2=5×(-14.573+19.965)×2/2=26.96kN；aa4=h4(2Pa4上+Pa4下)/(3Pa4上+3Pa4下)=5×(2×-14.573+19.965)/(3×-14.573+3×19.965)=-2.838m；土壓力合力：Eak=ΣEaki=49.718+651.158+342.466+26.96=1070.302kN；合力作用點(diǎn)：aa=Σ(aaiEaki)/Eak=(17.752×49.718+9.038×651.158+5.87×342.466+-2.838×26.96)/1070.302=8.13m；1、單根土釘?shù)妮S向拉力標(biāo)準(zhǔn)值Nk,j：Nk,j=ζηjPak,jSxjSzj/cosαj其中ζ--荷載折減系數(shù)ηj--第j層土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)Pak,j--第j層土釘處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值Sxj、Szj--土釘之間的水平與垂直距離αj--土釘與水平面的夾角Nj=γ0γFNk,j=1.1×1.25×23.645=32.512kN≤fyAs=400×803=321.2kN滿足要求！Rk,j/Nk,j=98.142/23.645=4.151≥Kt=1.6滿足要求！序號(hào)Rk,j/Nk,jNj(kN)fyAs(kN)抗拔安全性抗拉安全性04.15132.512321.2滿足要求滿足要求132.3345.669321.2滿足要求滿足要求27.37659.873321.2滿足要求滿足要求34.194105.295321.2滿足要求滿足要求43.112141.939321.2滿足要求滿足要求52.219169.806321.2滿足要求滿足要求61.902188.893321.2滿足要求滿足要求74.44899.29321.2滿足要求滿足要求84.48398.508321.2滿足要求滿足要求三、土釘墻整體穩(wěn)定性的計(jì)算根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012要求，土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑底面以下可能滑動(dòng)面采用圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法如下圖，按照下式進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：圓弧滑動(dòng)法示意圖公式中：cj、φj──第j土條滑弧面處土的粘聚力(kPa)、內(nèi)摩擦角(°)；bj──第j土條的寬度(m)；θj──第j土條滑弧面中點(diǎn)處的法線與垂直面的夾角(°)；lj──第j土條的滑弧段長(zhǎng)度(m)，取lj＝bj/cosθj；qj──作用在第j土條上的附加分布荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)；ΔGj──第j土條的自重(kN)，按天然重度計(jì)算；Rˊk,k──第k根土釘在圓弧滑動(dòng)面以外的錨固段的極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值與桿體受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的較小值；αk──表示第k層土釘?shù)膬A角；θk──圓弧面在第k層土釘處的法線與垂直面的夾角；ψv──計(jì)算系數(shù)，取ψv=0.5sin(αk+θk)tanφ,φ表示的是第k層土釘與滑弧交點(diǎn)處土的內(nèi)摩擦角。把各參數(shù)代入上面的公式，進(jìn)行計(jì)算可得到如下結(jié)果：---------------------------------------------------------------------------------計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第1步1.84139.3960.3123.1843.199示意圖如下：計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第2步1.55038.0880.7626.2866.332示意圖如下：計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第3步1.55644.9980.00010.11110.111示意圖如下：計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第4步1.51931.9072.75311.83912.155示意圖如下：計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第5步1.44644.1170.25716.69916.701示意圖如下：計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第6步1.35744.1170.25716.69916.701示意圖如下：計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第7步1.63928.0746.71917.21118.476示意圖如下：計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第8步1.65027.5747.73619.90421.354示意圖如下：計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第9步1.42327.4918.64422.66424.257示意圖如下：計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第10步1.51627.4259.55025.42527.160示意圖如下：計(jì)算步數(shù)安全系數(shù)滑裂角(度)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)第11步1.42027.37210.45728.18630.064示意圖如下：--------------------------------------------------------------------------------------計(jì)算結(jié)論如下：第1步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.841>=1.350滿足要求![標(biāo)高-2.000m]第2步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.550>=1.350滿足要求![標(biāo)高-4.000m]第3步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.556>=1.350滿足要求![標(biāo)高-6.000m]第4步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.519>=1.350滿足要求![標(biāo)高-8.000m]第5步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.446>=1.350滿足要求![標(biāo)高-10.000m]第6步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.357>1.350滿足要求![標(biāo)高-10.000m]第7步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.639>=1.350滿足要求![標(biāo)高-12.000m]第8步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.650>=1.350滿足要求![標(biāo)高-14.000m]第9步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.423>=1.350滿足要求![標(biāo)高-16.000m]第10步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.516>=1.350滿足要求![標(biāo)高-18.000m]第11步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)γk=1.420>1.350滿足要求![標(biāo)高-20.000m]四、抗滑動(dòng)及抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算1）抗滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算抗滑動(dòng)安全系數(shù)按下式計(jì)算：f'/Eah≥1.2式中，Eah為主動(dòng)土壓力的水平分量(kN)；f'為墻底的抗滑阻力(kN)，由下式計(jì)算求得：f'=μ(W+qBaSv)μ為土體的滑動(dòng)摩擦系數(shù)；W為所計(jì)算土體自重(kN)q為坡頂面荷載(kN/m2)；Ba為荷載長(zhǎng)度；Sv為計(jì)算墻體的厚度，取土釘?shù)囊粋€(gè)水平間距進(jìn)行計(jì)算1級(jí)坡：f'/Eah=15.145>1.200，滿足要求！2級(jí)坡：f'/Eah=