基坑土钉支护技术规程·设计·土钉设计计算

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5.4.1土钉的设计计算遵循下列原则：
1.只考虑土钉的受拉作用；
2.土钉的设计内力按5.4.2条规定的侧压力图形算出；
3.土钉的尺寸应满足设计内力的要求，同时还应满足5.3.1条规定的支护内部整体稳定性的需要。
5.4.2在土体自重和地表均布荷载作用下，每一土钉中所受的最大拉力或设计内力N，可按图5.4.2所示的侧压力分布图形用下式求出：
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式中θ――土钉的倾角；
P――土钉长度中点所处深度位置上的侧压力；
P₁――土钉长度中点所处深度位置上由支护土体自重引起的侧压力，据图5.4.2求出；
P_q――地表均布荷载引起的侧压力。
图中自重引起的侧压力峰压Pm：
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粘性土Pm的取值应不小于0.2rH。
图中地表均布荷载引起的侧压力取为
P_q=k_aq
以上各式中的r为土的重度，H为基坑深度，k_a用下式计算：
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对性质相差不远的分层土体，上式中的φ、c及r值可取各层土的参数tgφ_j、c_j及r_j按其厚度h_j加权的平均值求出。
对于流塑粘性土，侧压力p₁的大小及其分布需根据相关测试数据专门确定。
当有地下水及其它地面、地下荷载作用时，应考虑由此产生的侧向压力，并在确定土钉设计内力N时，在式（5.4.2―1）和（5.4.2―2）的侧压力p中计入其影响。
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5.4.3各层土钉在设计内力作用下应满足式（5.4.3）：
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式中F_s,d――土钉的局部稳定性安全系数，取1.2~1.4，基坑深度较大时取高值；
N――土钉设计内力，按第5.4.2条确定；
d――土钉钢筋直径；
f_yk――钢筋抗拉强度标准值，按《混凝土结构设计规范》（GBJ10―89）取用。
5.4.4各层土钉的长度尚宜满足下列条件：
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式中l₁――土钉轴线与图5.4.4所示倾角等于(45°+φ/2)斜线的交点至土钉外端点的距离；对于分层土体，φ值根据各层土的tanφj值按其层厚加权的平均值算出；
d_o――土钉孔径；
r――土钉与土体之间的界面粘结强度。
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5.4.5对支护作内部整体稳定性分析时，土体破坏面上每一土钉达到的极限抗拉能力R按下列公式计算，并取其中的最小值：
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式中d_o――土钉孔径；
d――土钉钢筋直径；
l_a――土钉在破坏面一侧伸入稳定土体中的长度；
r――土钉与土体之间的界面粘结强度；
f_yk――钢筋抗拉强度标准值，按《混凝土结构设计规范》（GBJ10―89）取用。
对于靠近支护底部的土钉，尚应考虑破坏面外侧土体和喷混凝土面层脱离土钉滑出的可能，其最大抗力尚应满足下列条件：
R≤πd_o（l－l_a）r+R₁(5.4.5―3)
式中R₁为土钉端部与面层连接处的极限抗拔力。