下面軟件土釘墻計(jì)算通過，已經(jīng)做了支護(hù)，為什么土坡穩(wěn)定性還要滿足自然放坡，計(jì)算通不過
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》JGJ120-2012
???2、《建筑施工計(jì)算手冊》江正榮編著
???3、《實(shí)用土木工程手冊》第三版楊文淵編著
???4、《施工現(xiàn)場設(shè)施安全設(shè)計(jì)計(jì)算手冊》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)壁安全級別
|
二級
|
基坑開挖深度h(m)
|
6.65
|
|
土體的滑動摩擦系數(shù)
|
1.3
|
條分塊數(shù)
|
10
|
|
土釘墻計(jì)算寬度B'(m)
|
15
|
基坑外側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)
|
3.8
|
|
基坑內(nèi)側(cè)水位到坑頂?shù)木嚯x(m)
|
7.15
|
基坑地面至抗隆起計(jì)算平面之間的距離D(m)
|
2
|
? 2、荷載參數(shù)
|
序號
|
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度l(m)
|
作用深度d(m)
|
|
1
|
局布荷載
|
2
|
5
|
5
|
1
|
1
|
? 3、土層參數(shù)
|
序號
|
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
|
1.2
|
18
|
8
|
5
|
20
|
20
|
|
2
|
粉土
|
10.8
|
18.5
|
19
|
20
|
120
|
22
|
? 4、土釘墻布置數(shù)據(jù)
??? 放坡參數(shù)：
|
序號
|
放坡高度L(m)
|
放坡寬度W(m)
|
平臺寬度B(m)
|
|
1
|
2
|
1.45
|
0
|
|
2
|
1.5
|
1.087
|
0
|
|
3
|
1.5
|
1.087
|
0
|
|
4
|
1.65
|
1.196
|
0
|
??? 土釘參數(shù)：
|
序號
|
孔徑d(mm)
|
長度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)
|
|
1
|
48
|
8
|
15
|
1.5
|
鋼管
|
678.24
|
400
|
360
|
|
2
|
48
|
7
|
15
|
1.5
|
鋼管
|
678.24
|
400
|
360
|
|
3
|
48
|
6
|
15
|
1.5
|
鋼管
|
678.24
|
400
|
360
|
|
4
|
48
|
4
|
15
|
1.5
|
鋼管
|
678.24
|
400
|
360
|
? 5、計(jì)算系數(shù)
|
結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0
|
1
|
綜合分項(xiàng)系數(shù)γF
|
1.25
|
|
土釘抗拔安全系數(shù)Kt
|
1.6
|
圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù)Ks
|
1.3
|
|
抗滑移安全系數(shù)Ksl
|
1.2
|
抗傾覆安全系數(shù)Kov
|
1.3
|
|
抗隆起安全系數(shù)Khe
|
1.6
|
經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ηb
|
0.6
|
?二、土釘承載力計(jì)算
???Ka1=tan2(45°- φ1/2）= tan2(45-8/2)=0.756；
???Ka2=tan2(45°- φ2/2）= tan2(45-19/2)=0.509；
???Ka3=tan2(45°- φ3/2）= tan2(45-19/2)=0.509；
???Ka4=tan2(45°- φ4/2）= tan2(45-19/2)=0.509；
??? 第1層土：0-1.2m(+0)
???H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/18=0m
???Pak1上 =γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=18×0×0.756-2×5×0.7560.5=-8.695kN/m2
???Pak1下 =γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=18×(1.2+0)×0.756-2×5×0.7560.5=7.635kN/m2
??? 第2層土：1.2-3.8m(+0)
???H2'=[∑γ1h1]/γi=[21.6]/18.5=1.168m
???Pak2上 =γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=18.5×1.168×0.509-2×20×0.5090.5=-17.539kN/m2
???Pak2下 =γ2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=18.5×(2.6+1.168)×0.509-2×20×0.5090.5=6.944kN/m2
??? 第3層土：3.8-6m(+0)
???H3'=[∑γ2h2]/γsati=[69.7]/22=3.168m
???Pak3上 =[γsat3H3'-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[22×3.168-10×(3.8-3.8)]×0.509-2×20×0.5090.5+10×(3.8-3.8)=6.938kN/m2
???Pak3下 =[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[22×(3.168+2.2)-10×(6-3.8)]×0.509-2×20×0.5090.5+10×(6-3.8)=42.375kN/m2
??? 第4層土：6-6.65m(+0)
???H4'=[∑γ3h3]/γsati=[118.1]/22=5.368m
???Pak4上 =[γsat4H4'-γw(∑h3-ha)]Ka4-2c4Ka40.5+γw(∑h3-ha)=[22×5.368-10×(6-3.8)]×0.509-2×20×0.5090.5+10×(6-3.8)=42.375kN/m2
???Pak4下 =[γsat4(H4'+h4)-γw(∑h3-ha)]Ka4-2c4Ka40.5+γw(∑h3-ha)=[22×(5.368+0.65)-10×(6.65-3.8)]×0.509-2×20×0.5090.5+10×(6.65-3.8)=52.845kN/m2
?? 1）水平荷載
??? 臨界深度：Z0=Pak1下h1/(Pak1上+ Pak1下)=7.635×1.2/(8.695+7.635)=0.561m；
??? 第1層土
???Eak1=0.5Pak1下Z0ba=0.5×7.635×0.561×1.5=3.212kN；
???aa1=Z0/3+∑h2=0.561/3+5.45=5.637m；
??? 第2層土
???Eak2=h2(Pa2上+Pa2下)ba/2=2.6×(-17.539+6.944)×1.5/2=-20.66kN；
???aa2=h2(2Pa2上+Pa2下)/(3Pa2上+3Pa2下)+∑h3=2.6×(2×-17.539+6.944)/(3×-17.539+3×6.944)+2.85=5.151m；
??? 第3層土
???Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=2.2×(6.938+42.375)×1.5/2=81.366kN；
???aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)+∑h4=2.2×(2×6.938+42.375)/(3×6.938+3×42.375)+0.65=1.487m；
??? 第4層土
???Eak4=h4(Pa4上+Pa4下)ba/2=0.65×(42.375+52.845)×1.5/2=46.42kN；
???aa4=h4(2Pa4上+Pa4下)/(3Pa4上+3Pa4下)=0.65×(2×42.375+52.845)/(3×42.375+3×52.845)=0.313m；
??? 土壓力合力：
???Eak=ΣEaki=3.212+-20.66+81.366+46.42=110.338kN；
??? 合力作用點(diǎn)：
???aa= Σ(aaiEaki)/Eak=(5.637×3.212+5.151×-20.66+1.487×81.366+0.313×46.42)/110.338=0.428m；
? 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=1×1.25×8.237=10.296kN≤fyAs=400×678.24=271.296kN
??? 滿足要求！
???Rk,j/Nk,j=97.361/8.237=11.82≥Kt=1.6
??? 滿足要求！
|
序號
|
Rk,j/Nk,j
|
Nj(kN)
|
fyAs(kN)
|
抗拔安全性
|
抗拉安全性
|
|
0
|
11.82
|
10.296
|
271.296
|
滿足要求
|
滿足要求
|
|
1
|
103.991
|
1.119
|
271.296
|
滿足要求
|
滿足要求
|
|
2
|
43.5
|
2.551
|
271.296
|
滿足要求
|
滿足要求
|
|
3
|
5.449
|
15.235
|
271.296
|
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面采用圓弧滑動簡單條分法如下圖，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；
???uj──第j土條在滑弧面上的孔隙水壓力(kPa)，采用落底式截水帷幕時(shí)，對地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外側(cè)，可取uj＝γwhwaj，在基坑內(nèi)側(cè)，可取uj＝γwhwpj；滑弧面在地下水位以上或?qū)Φ叵滤灰韵碌恼承酝?，取uj＝0；
???γw──地下水重度(kN/m3)；
???hwaj──基坑外側(cè)第j土條滑弧面中點(diǎn)的壓力水頭(m)；
???hwpj──基坑內(nèi)側(cè)第j土條滑弧面中點(diǎn)的壓力水頭(m)；
???Rˊk,k──第k根土釘在圓弧滑動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??????1.309?????? 34.630????? 0.052?????2.263??????? 2.263???
??? 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??????0.985?????? 35.929????? 0.001?????3.055??????? 3.055???
??? 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??????1.047?????? 35.929????? 0.001?????4.583??????? 4.583???
??? 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??????0.967?????? 35.929????? 0.001?????5.347??????? 5.347???
??? 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??????1.106?????? 30.769????? 0.592?????6.543??????? 6.570???
??? 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??????1.245?????? 35.929????? 0.002?????7.639??????? 7.639???
??? 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??????1.194?????? 35.929????? 0.002?????9.166??????? 9.166???
??? 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??????1.137?????? 35.928???? ?0.002?????10.159??????? 10.159???
??? 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= 1.309>=1.300 滿足要求!?? [標(biāo)高 -1.500 m]
??? 第 2 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 0.985< 1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -2.000m ]
??? 第 3 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 1.047<1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -3.000m ]
??? 第 4 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 0.967< 1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -3.500m ]
??? 第 5 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 1.106<1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -4.500m ]
??? 第 6 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 1.245< 1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -5.000m ]
??? 第 7 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 1.194<1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -6.000m ]
??? 第 8 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 1.137< 1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -6.650m ]
?四、抗滑動及抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算
???
???
???1）抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算
??? 抗滑動安全系數(shù)按下式計(jì)算：
???f'/Eah≥1.2
??? 式中，Eah為主動土壓力的水平分量(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為荷載長度；
?????????Sv為計(jì)算墻體的厚度，取土釘?shù)囊粋€水平間距進(jìn)行計(jì)算
???1級坡：f'/Eah=6.856>1.200，滿足要求！
???2級坡：f'/Eah=4.923>1.200，滿足要求！
???3級坡：f'/Eah=3.313>1.200，滿足要求！
???4級坡：f'/Eah=1.845>1.200，滿足要求！
???2）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算
??? 抗傾覆安全系數(shù)按以下公式計(jì)算：
???MG/MQ
??? 式中，MG--由墻體自重和地面荷載產(chǎn)生的抗傾覆力矩，由下式確定
???MG=W×BC×qBa×(B'-B+b×Ba/2)
??? 其中，W為所計(jì)算土體自重(kN)
??? 其中，q為坡頂面荷載(kN/m2)
???Bc為土體重心至o點(diǎn)的水平距離；
???Ba為荷載在B范圍內(nèi)長度；
???b為荷載距基坑邊線長度；
???B'為土釘墻計(jì)算寬度；
???Mk--由主動土壓力產(chǎn)生的傾覆力矩，由下式確定
???Mk=Eah×lh
??? 其中，Eah為主動土壓力的水平分量（kN）；
???lh為主動土壓力水平分量的合力點(diǎn)至通過墻趾O水平面的垂直距離。
???1級坡：MG/MQ=69.031>1.300，滿足要求！
???2級坡：MG/MQ=136.797>1.300，滿足要求！
???3級坡：MG/MQ=324.494>1.300，滿足要求！
???4級坡：MG/MQ=456.620>1.300，滿足要求！
?五、坑底抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算
??? 滿布荷載：
???f1=0
??? 局部荷載：
???f2=(q1b+q2a+q3W1+q4B1+q5W2+q6B2+q7W3+q8B3+q9W4)/(b+a+W1+B1+W2+B2+W3+B3+W4)=(161.425×6.65+159.425×5+122.425×1.196+91.9×0+91.9×1.087+64.15×0+64.15×1.087+36.4×0+36.4×1.45)/(6.65+5+1.196+0+1.087+0+1.087+0+1.45)=135.967
???Nq=tan2(45°+φ/2)eπtanφ=tan2(45°+19/2)eπtan19=5.798
???Nc=(Nq-1)/tanφ=(5.798-1)/tan(19)=13.934
???(γmn+1DNq+cNc)/(f1+f2)=(18.5×2×5.798+20×13.934)/(0+135.967)=3.627≥Kb=1.6
??? 滿足要求！
???
結(jié)論和建議：
??? 1.第 2 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 0.985< 1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -2.000m ]
??? 2.第 3 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 1.047<1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -3.000m ]
??? 3.第 4 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 0.967< 1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -3.500m ]
??? 4.第 5 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 1.106<1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -4.500m ]
??? 5.第 6 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 1.245< 1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -5.000m ]
??? 6.第 7 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 1.194<1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -6.000m ]
??? 7.第 8 步開挖內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù) γk= 1.137< 1.300 不滿足要求!?? [標(biāo)高 -6.650m ]