高额土币悬赏岩土工程计算定量例题 [复制链接]

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拟建南京新城科技园B地块深基坑位于河西香山路和嘉陵江东街交会处东南隅，北侧为规四路（隔马路为A地块基坑），东侧为青石路。B地块±0.00m相当于绝对标高+7.40m。基坑挖深为6.1～8.0m。拟建场地属Ⅱ级复杂场地。该基坑用地面积约20000 m2，包括3幢地上建筑和一层地下室。建筑物采用框架结构，最大单柱荷载标准值为23000KN，拟采用钻孔灌注桩基础设计方案。
有关拟建物层数、结构型式、柱网和室内外地坪设计标高具体见表1.1。

表1.1
栋号    建筑物    层数    结构型式    室内地坪设计标高
（m）    室外地坪
设计标高
（m）
01    办公楼    19    框架结构    7.3    7.0-7.2
02    国家实验室    1、10、11    框架结构    7.3    7.0-7.2
03    会议楼、
商务楼    2、18    框架结构    7.5    7.2
04    南、北地下室    -1    框架~抗震墙结构    1.9    7.0-7.2

根据周围环境和土层情况将基坑分为AB，BC，CD，DA四个个计算区段，如图1.1所示，均采用钻孔灌注桩与钢筋混凝土支撑，并采用单排双轴深搅桩止水结构。
本基坑工程的特点是基坑开挖面积较大，地基土层以粉质粘土为主。周围环境较复杂，必须确保周围建筑物、道路、管线的正常安全使用，要求围护结构的稳定性好、沉降位移小，并能有效地止水。因此，围护结构的设计应满足上述要求。
    综合考察现场的周边环境、道路及岩土组合等条件，为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物、道路的影响，经过细致分析、计算和方案比较，本工程支护方案选用下列形式：
①    整个基坑采用钻孔灌注桩加一层钢筋混凝土支撑作为支护结构。
②    基坑周边采用单排双轴深搅桩作止水结构。
③    基坑内采用集水坑排除地下水。

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算了2.2  AB段支护结构设计计算
该段为基坑西侧，建筑±0.00相当于绝对标高+7.40m，该断面标高为+7.00m，实际挖深7.0m。支撑设在+5.00m处。实际桩顶标高为4.65m，嵌入圈梁5cm。圈梁顶上部至地面砌砖。结构外侧地面附加荷载q取20kPa，计算时以J58孔为例。

2.2.1土层分布（如表2.4所示）
                           表2.4 AB段土层分布
层号    岩土名称    厚度（m）
①-1    杂填土    3.20
①-2a    淤泥、淤泥质填土    1.30
②-2    淤泥质粉质粘土    9.10
②-3    粉质粘土、淤泥质粉质粘土    5.70
②-4    粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂    5.40
2.2.2土层侧向土压力计算
2.2.2.1主动土压力计算
pa(1 1)=20×0.589-23.020=-11.24(kPa)
pa(1 2)=(20+18×3.2)×0.589-23.020=22.69(kPa)
pa(2 1)=(20+18×3.2)×0.668-26.145=25.69(kPa)
pa(2 2)= (20+18×3.2+17.2×1.3)×0.668-26.145=40.63(kPa)
pa(3 1)= (20+18×3.2+17.2×1.3)×0.520-18.746=33.23 (kPa)
pa(3 2)= (20+18×3.2+17.2×1.3+17.5×2.5)×0.520-18.746=55.98 (kPa)
pa(4 1)= pa (4 2)= pa (3 2)= 55.98 (kPa)
pa(5 1)= pa (5 2) =（143.71）×0.457-17.685=47.99(kPa)
pa(6 1)= pa (6 2) =（143.71）×0.427-14.627=46.74(kPa)
2.2.2.2被动土压力计算
pp(4 1)=0×1.922+36.062=36.06 (kPa)
pp(4 2)=(0+17.5×6.6)×1.922+36.062=258.05(kPa)
pp(5 1)=(0+17.5×6.6)×2.190+38.776=291.72(kPa)
pp(5 2)=(0+17.5×6.6+18×5.7)×2.190+38.776=516.42(kPa)
pp(6 1)=( 0+17.5×6.6+18×5.7)×2.344+32.294=543.52(kPa)
pp(6 2)=( 0+17.5×6.6+18×5.7+18×5.4) ×2.344+32.294=771.36(kPa)
2.2.2.3净土压力计算（基坑地面以下）
po(4 1)=36.06-55.98=-19.92(kPa)
po(4 2)=258.05-55.98=202.07(kPa)
po(5 1)=291.72-47.99=243.73 (kPa)
po(5 2)=516.42-47.99=468.43 (kPa)
po(6 1)=543.52-46.74=496.78 (kPa)
po(6 2)=771.36-46.74=724.62 (kPa)
2.2.3 土压力强度零点位置计算
假设近似零弯点距基坑地面距离为hcl，根据关系式列出方程得
17.5×hcl×1.922+36.06=55.98
解之得hcl=0.59m
2.2.4 土压力对弯矩零点的总力矩
基坑开挖深度为7.0m时，基坑侧壁受到的土压力如示意图2.2所示：


图2.2 AB段土压力分布图
参照图2.2土压力计算示意图，求得土压力对弯矩零点的总力矩为：
Ma=-11.24/2×(0.59+2.5+1.3+2.2+2/3）+22.69×2.2/2×(0.59+2.5+1.3+2.2/3）+25.69×1.3×(0.59+2.5+1.3/2)+(40.63-25.69)×1.3/2×(0.59+2.5+1.3/3)+33.23×2.5×(0.59+2.5/2)+(55.98-33.23)×2.5/2×(0.59+2.5/3)+19.92×0.59/2×0.59×2/3=-40.78+127.87+ 124.90+34.22+152.86+40.78+2.31 = 442.16 kNm/m

2.2.5支撑轴力计算：
主动土压力对零点弯矩经计算为：
         ∑Ma=442.16(kNm/m)
由∑MD=0 得：
   R=442.16/(7+0.59-2)=79.10(kN/m)
2.2.6桩长计算：
设桩端进入②-3层顶面以下x米处，由∑M=0 得：
1.2×［-11.24/2×(6.6+x+6+2/3)+22.69×2.2/2×(6.6+x+3.8+2.2/3)+
25.69×1.3×(6.6+x+2.5+1.3/2)+(40.63-25.69) ×1.3/2×(6.6+x+2.5+1.3/3)+33.23×2.5×(6.6+x+2.5/2)+(55.98-33.23) ×2.5/2×(6.6+x+2.5/3) ］ =79.10×(5+6.6+x)+202.07×6.01/2×(6.01/3+x)+243.73×x×(x/2)+(468.43-243.73)×(x/5.7)× (x/2)× (x/3) -19.92×0.59/2×(0.59×2/3+6.01+x)
整理得：
6.571x3+121.87x2+363.86x-1133.234=0
盛金公式A=b^2－3ac=7680.62；
　　B=bc－9ad=111351.74；
　　C=c^2－3bd=546715.78，
　　总判别式：
　　Δ=B^2－4AC<0, X1=(－b－2A^(1/2)cos(θ/3))/(3a), 其中θ=arccosT，T= (2Ab－3aB)/(2A^(3/2))=-0.23968，(A>0，－1<T<1)
解之得： x=1.852m
  取桩长H=7.0+6.6+1.9=15.5m，施工后实际桩长14.45m（因施工需要上部截去处理）。经电算验算，满足要求。
2.2.7最大弯矩计算：
2.2.7.1  R-P0间最大弯矩，Mmax1计算：
设剪力Q=0点位于第②-2层顶面以下x米处，此点处主动土压力为
pa= (20+18×3.2+17.2×1.3+17.5×X)×0.520-18.746 (kPa)
则有：
E合1=-11.24/2+2.2/2×22.69+（25.69+40.63）×1.3/2=62.447 kN/m
E合2=( pa +33.23) ×X/2 kN/m
E合1 + E合2 =79.10 kN/m即
   79.10=62.447+( EA +33.23) ×X/2
整理得：  
4.55x2+33.23x-16.653=0
解得：  x=0.47m
X=0.47 m（深4.63m）处主动土压力为：
Pa=(20+18×3.2+17.2×1.3+17.5×0.47)×0.520-18.746=37.51(kPa)
最大弯矩:
Mmax1=79.10×(1.2+1.3+0.47)+11.24/2×(2/3+2.2+1.3+0.47)-22.69×2.2/2×(2.2/3+1.3+0.47)-25.69×1.3×(1.3/2+0.47)-(40.63-25.69) ×1.3/2×(1.3/3+0.47)-33.23×0.47×0.47/2-(37.51-33.23) ×0.47/2×0.47/3=142.82 (KN•m/m)

2.2.7.2 P0以下最大弯矩，Mmax2计算：
E合1=-11.24/2+2.2/2×22.69+(25.69+40.63)×1.3/2+(33.23+55.98) ×2.5/2=173.96 kN/m
设剪力Q=0点位于土压力强度零点以下x米处，此处净土压力：
Po=X/6.01×202.07 kPa
则有: 173.96=79.10+ (X/6.01×202.07)×X/2-19.92×0.59/2
整理得：
16.81x2 -100.74=0
解得：x=2.45m

Mmax2=79.1×(5+0.59+2.45)+11.24/2(2/3+6+0.59+2.45)+2.45/6.01×202.07×2.45/2×2.45/3-22.69×2.2/2×(2.2/3+3.8+0.59+2.45)-25.69×1.3×(1.3/2+2.5+0.59+2.45)-(40.63-25.69) ×1.3/2×(1.3/3+2.5+0.59+2.45)-33.23×2.5×(2.5/2+0.59+2.45)-(55.98-33.23) ×2.5/2×(2.5/3+0.59+2.45)-19.92×0.59/2×(0.59×2/3+2.45)=-164.092(KN•m/m)

直接把计算书传上来

      

谢谢楼主大公无私啊1

这个计算实例太好了，值得学习

岩土工程计算定量例题

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