第五章：锚拉式支挡结构的设计（基坑）
本章我们将为用户介绍如何设计锚拉式支挡结构。
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任务
在基坑中，采用排桩加一排锚杆的支护形式构成锚拉式支挡结构。根据“中国 - 国家标准（GB）”， 对排桩和锚杆进行设计。本算例中，基坑开挖深度为 5.0m，锚杆位于地面以下 1.5m处，岩土材料、剖面地层、地下水位线和坑内地形尺寸均和第四章算例相同，但地下水位（埋藏深度 1m）在整个计算过程中不变。
图 5.1 支锚式排桩工程算例
计算
为了解决该问题，我们采用“GEO5 深基坑支护结构设计”软件（2017版）进行分析，分析过程 包括如下两部分：
分析工况[1]：持久设计状况——底部固支的锚拉式支挡结构（等值梁法）
分析工况[2]：持久设计状况——底部铰支的锚拉式支挡结构（桩底弯矩和剪力均为零）
分析工况[1]：基本参数输入
「分析设置」，「剖面土层」，「岩土材料」，「墙后坡面」以及「地下水」界面中的参数均和第四章算例的工况阶段[1] 相同。如果用户直接采用第四章算例的文件，请删除其中的工况阶段[2]，并作如下修改：
选择「尺寸」界面，设置基坑深度为 5.0m。
选择「锚杆」界面 →「添加」，在本算例中，设置深度 1.5m，锚杆水平间距为 2.5m，倾角为 15°，并设置锚固段和自由段的长度（GEO5 2017的“深基坑支护结构设计”模块中暂不对锚杆的抗拔和抗拉进行验算，因此，锚杆长度值对“深基坑支护结构设计”模块的计算结果并无影响，仅仅是为了视图需要。当然，进行整体稳定性分析时，锚杆自由段的长度有可能对整体稳定性分析结果产生影响）。
图 5.2 「锚杆」界面
在「工况阶段设置」界面中，选择“持久设计状况”。
下一步，选择「分析」界面，将支座类型设置为“固支”，然后点击「分析」，得出计算结果，如图 5.3。
图 5.3 「分析」界面 —— 计算结果（分析工况 1）
分析工况[1]：计算结果
— 排桩长度 9.84m
— 嵌固深度 4.84m
— 锚固力标准值 128.00kN
— 最大弯矩标准值 73.00kNm/m * 1.5m = 109.5kNm
— 最大剪力标准值 108.48kN/m * 1.5m = 162.72kN
接下来，添加分析工况[2]，将支座类型为“铰支”，然后对比分析工况[1]、[2]的计算结果，给出最终设计值。
分析工况[2]：基本参数输入
在图形窗口下方水平工具栏上点击：「添加」，添加分析工况[2]。
图 5.4 「分析工况」工具栏
在此分析工况内，“支座类型”设置为“铰支”，然后点击「分析」，进行分析工况[2]的计算：
图 5.5 「分析」界面 —— 计算结果（分析工况 2）
分析工况[2]：计算结果
— 排桩长度 7.44m
— 嵌固深度 2.44m
— 锚固力标准值 159.30kN
— 最大弯矩标准值 90.57kNm/m * 1.5m = 135.855kNm
— 最大剪力标准值 54.78kN/m * 1.5m = 82.17kN
结论
计算时，固支类型支座采用“等值梁法”进行计算，铰支类型支座采用“静力平衡法”进行计算。 在实际工程中，支护结构的支座类型介于固支与铰支之间，因此，支挡结构总长度也应处于“H固支- H铰支”之间。当支挡结构底端支座类型为固支时，所需支挡结构长度较长，但锚固力较小；支座类型为铰支时则相反。所以锚固力越大，所需支挡结构长度越小；锚固力越小，所需支挡结构长度越长。用 户可根据具体情况进行桩长、桩身截面和锚固力的初步设计，得出设计方案。在第六章中，我们会将该基坑支护的设计方案导入“深基坑支护结构分析”软件中进行进一步验算分析。
需要说明的一点是，对于支撑式支护结构，其计算原理和锚拉式基本相同。
