深基坑鋼板樁支護計算VIP

1、閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根1、工程簡介越南沿?；鹆Πl(fā)電廠3 期連接井位于電廠廠區(qū)內，距東邊的煤灰堆場約100m，連接井最南側距海邊約30m40m?，F根據施工需要，將連接井及部分陸域段鋼管段設置成干施工區(qū)域， 即將全部連接井及部分陸域鋼管段區(qū)域逐層開挖成深基坑，然后在基坑進行施工工作。基層四周采用 CDM 樁或者鋼板樁進行支護。干施工區(qū)域平面圖如下所示圖 1.1 干施工區(qū)域平面圖學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根4.50連接井40#工字鋼拉森鋼板樁頂2.30圍 柃1.300

2、.70500mm鋼管40#工字鋼500mm鋼管撐桿圍 柃撐桿4.705.90基坑底標高 -5.90500mm鋼管500mm鋼管立柱立柱10.90拉森鋼板樁底15.70圖 1.2 基坑支護典型斷面圖（供參考）2、設計資料1、鋼板樁樁頂高程為 +3.3m；2、地面標高為 +2.5m，開挖面標高 -5.9m，開挖深度 8.4m，鋼板樁底標高-14.7m。3、坑內外土體的天然容重為 16.5KN/m 2，內摩擦角為 =8.5 度，粘聚力c=10KPa；4、地面超載 q：按 20 KN/m 2 考慮；5、鋼板樁暫設拉森 400×170 U 型鋼板樁， W=2270cm3， =200MPa，樁長

3、 18m。3 內力計算3.1 支撐層數及間距按等彎矩布置確定各層支撐的間距，則鋼板樁頂部懸臂端的最大允許跨度為：學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根h6W6 200 105227032603mm 2.603mrK a16.5 0.742h1=1.11h=1.11 2×.603m=2.89mh2=0.88h=0.88 2×.603m=2.29m根據現場施工需要和工程經濟性，確定采用兩層支撐，第一層h=1.2m，支撐標高 +1.3m；第二層支撐 h1=2m，支撐標高 -0.7m。

4、3.2 作用在鋼板樁上的土壓力強度及壓力分布主動土壓力系數 Ka=tan2(45° - /2)= tan2(45°-8.5° /2)= 0.742 被動土壓力系數 Kp=tan2(45°+/2)=tan2(45°+8.5°/2)=1.347工況一：安裝第一層支撐后，基坑內土體開挖至-0.7m（第二層支撐標高） 。1、主動土壓力： Pa =qK azK az=0mPa=20×0.742+16.5×0×0.742=14.84KN/m2z=3.2m（地面到基坑底距離 )）Pa=20× 0.742+16

5、.5×3.2×0.742=54.02KN/m22、被動土壓力： Pp =zK p z=3.2m(地面到基坑底距離 )Pp=16.5×（ 3.2-3.2）× 1.347=0KN/m2 z=17.2m(地面到鋼板樁底距離 )Pp=16.5×（ 17.2-3.2）× 1.347=311.157KN/m23、計算反彎點位置：假定鋼板樁上土壓力為零的點為反彎點，則有：Pa=PpPa=20×0.742+16.5× z× 0.742=Pp=16.5× (z-3.2)× 1.347z=8. 61m4、

6、等值梁法計算內力：鋼板樁 AD 段簡化為連續(xù)簡支梁，用力矩分配法計算各支點和跨中的彎矩，學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根從中求出最大彎矩M max，以驗算鋼板樁截面；并求出各支點反力Rb、Rd，Rb 即為作用在第一層支撐上的荷載。圖 1.3 等值梁計算圖式求得： Rb=173.81KN/m； (即第一層圍檁每米受力173.81KN/m)Rd=82.48KN/m ；工況二：安裝第二層支撐后，基坑開挖至-5.9m。1、主動土壓力： Pa =qK azK az=0mPa=20×0.742

7、+16.5×0×0.742=14.84KN/m2 z=8.4m Pa=20× 0.742+16.5×8.4×0.742=117.7KN/m2 z=17.2m Pa=20×0.742+16.5×17.2× 0.742=225.4KN/m22、被動土壓力： Pp =zK p z=8.4m Pp=zK p=16.5× (8.4-8.4)× 1.347=0KN/m2 z=17.2m Pp =zK p=16.5×(17.2-8.4)× 1.347=195.6KN/m23、計算反彎點：

8、Pa=Pp假定鋼板樁上土壓力為零的點為反彎點，則有：Pa=PpPa=20×0.742+16.5× z× 0.742=Pp=16.5× (z-8.4)× 1.347求得： z=20.19 m學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根4、等值梁法計算內力鋼板樁 AE 段簡化為連續(xù)簡支梁，用力矩分配法計算各支點和跨中的彎矩，從中求出最大彎矩M max，以驗算鋼板樁截面；并求出各支點反力Rb、Rc、Re，Rb、Rc 即為作用在第一層、第二層支撐上的荷載。圖 1

9、.3 等值梁計算圖式求得： Rb =-3286KN/m ；Rc=4474.94KN/m；圖 1.4 鋼板樁受力圖學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根3.3 計算鋼板樁最小入土深度鋼板樁入土深度主要受兩個因素的影響，一是豎向不產生管涌， 二是基底土體橫向不產生側移。按工況二考慮，以土體側向穩(wěn)定性來分析：6Rc6 4474.94x51.86m( K p K a )16.5 （1.347 - 0.742）最小入土深度 t=1.1（y+x）=1.1 ×（ 0+51.86）=57.046m實際入

10、土深度 8.8m57.046m，不滿足規(guī)范要求?；拥撞客馏w會發(fā)生橫向側移。4、穩(wěn)定性驗算4.1 抗傾覆穩(wěn)定性驗算1、從第二層支撐以下外側主動土壓力對支撐點的力矩：M QC=(54.02+225.4) 14×÷2×14×2/3=18255.442、內側被動土壓力對第二層支撐點的力矩：M RC=195.6 ×8.8÷2×(5.2+8.8 2/3)=9524×.4163、抗傾覆穩(wěn)定性安全系數K Q=M RC/M QC=19048.332÷ 18255.440.52 1.05不符合規(guī)范要求。4.2 基底抗隆起穩(wěn)

11、定性分析：地基承載力系數：Nq=e tg tg2(45+/2)= e tg8.5tg2(45+8.5/2)=2.153Nc=(Nq-1)÷(tg )=(2.153-1)÷(tg8.5)=7.715抗隆起安全系數學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根K WZ2 DN qcN c16.5 8.8 2.153 107.715（h oD）q（）200.775 2.0116.5 8.48.8不滿足要求，基坑底部土體會發(fā)生隆起。附錄上述的計算都是遵循下述的公式1、土壓力支護結構承受的土壓力

12、， 與土層地質條件、地下水狀況、支護結構構件的剛度亦即施工工況、方法、質量等因素密切相關。由于這些因素千變萬化，十分復雜，因此難于計算土壓力的準確值。目前國內、外常用的計算土壓力方法仍以庫侖公式或郎肯公式為基本計算公式。庫侖公式和郎肯公式均為假設土體為極限平衡狀態(tài)下的計算公式。1、主動土壓力強度無粘性土Pa =zK a粘性土Pa = zK a -2cK a式中： 土的容重c、分別為土的粘聚力、內摩擦角z 計算點處土體深度K a 郎肯主動土壓力系數2K atg (45 -)2、被動土壓力強度無粘性土Pp = zK p粘性土學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 &#

13、183;法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根Pp =zK p +2c K p式中： 土的容重c、分別為土的粘聚力、內摩擦角z 計算點處土體深度K p 郎肯被動土壓力系數K ptg 2 (45)22、多撐（多錨）式鋼板樁計算2.1 支撐（錨桿）的布置和計算支撐（錨桿）層數和間距的布置，影響著鋼板樁、支撐、圍檁的截面尺寸和支護結構的材料量，其布置方式有以下兩種：1、等彎矩布置這種布置是將支撐布置成使鋼板樁各跨度的最大彎矩相等，充分發(fā)揮鋼板樁的抗彎強度，可使鋼板樁材料用量最省，計算步驟為：根據工程的實際情況， 估算一種型號的鋼板樁， 并查得或計算其截面模量W。根據其允許抵抗彎矩，計

14、算板樁懸臂部分的最大允許跨度h。h= 36 WK a式中， 鋼板樁抗彎強度設計值；W 截面抗彎模量；鋼板樁后土的重度K a 主動土壓力系數；計算板樁下部各層支撐的跨度，把板樁視作一個承受三角形荷載的連續(xù)梁，各支點近似的假定為不轉動， 即把每跨看作兩端固定， 可按一般力學計算各支點最大彎矩都等于 M max、M min 時各跨的跨度，其值如圖所示。如果算出的支撐層數過多或過少， 可重新選擇鋼板樁的型號， 按以上步驟進行計算。學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根圖支撐的等間距布置2、等反力布置這種布

15、置是使各層圍檁和支撐所受的力都相等，使支撐系統(tǒng)簡化。計算支撐的間距時， 把板樁視作承受三角形荷載的連續(xù)梁，解之即得到各跨的跨度如圖所示：圖支撐的等反力布置這樣除頂部支撐壓力為0.15P 外，其他支撐承受的壓力均為P，其值按下式計算：(n1)P0.15P1 K a H 22PK a H 22(n10.15)通常按第一跨的最大彎矩進行板樁截面的選擇。2.2 多撐（多錨）式鋼板樁入土深度計算學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根多撐（多錨）式鋼板樁入土深度，可用盾恩近似法或等值梁法進行計算。1、盾恩近似

16、法計算其計算步驟如下：繪出板樁上土壓力的分布圖，經簡化后的土壓力分布如圖所示。圖多層支撐板樁計算簡圖假定作用在板樁FB段上的荷載FGN B。一半傳至F 點上，另一半由坑底土壓力 MB R承受。由圖幾何關系可得：1 K a H （ L 5 x)1 (K p -K a )x 222即:(K p2aa5-Ka )xK HxKHL0式中： K a、K p、 H、L 5 均為已知，解得x 值即為入土深度。坑底被動土壓力的合力P 的作用點，在離基坑底2x/3 處的 W點，假定此W點即為板樁入土部分的固定點，所以板樁最下面一跨的跨度為：FW L 5 2 x3假定 F、W兩點皆為固定端，則可近似地按兩端固定計

17、算F 點的彎矩。2、等值梁法計算其計算步驟同單撐（單錨）板樁：繪出土壓力分布圖，如圖 3.2.3-4；學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根圖等值梁法計算多層支撐板樁計算簡圖（ a）土壓力分布圖；（ b）等值梁；（ c）入土深度計算簡圖計算板樁上土壓力強度等于零點離開挖面的距離y 值；按多跨連續(xù)梁AF ，用力矩分配法計算各支點和跨中的彎矩，從中求出最大彎矩 M max以驗算板樁截面，并可求出各支點反力RB 、RC、RD、RF，即作用,在支撐上的荷載。根據 RF 和墻前被動土壓力對板樁底端 O 的力

18、矩相等的原理可求得x 值，而t0=y+x所以板樁入土深度為： t=(1.11.2) t03 穩(wěn)定性驗算3.1 基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗算包括以下內容：板樁底地基承載力，按照下式計算：結構底平面作為求極限承載力的基準面，可由以下公式求抗隆起安全系數DN q +cN c2K wz =(h +D)+q10式中： 1坑外地表至板樁底，各土層天然重度的加權平均值；2 坑內開挖面以下至板樁底，各土層天然重度的加權平均值；c 樁底處地基土粘聚力；q 基坑外地面荷載；學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根h0

19、 基坑開挖深度；D 板樁在基坑開挖面以下的樁入土深度；Nq、 Nc 地基承載力系數；tg2N q =etg (45)N q -1N c =tg 樁底處地基土內摩擦角；K wz 圍護墻底地基承載力安全系數， 根據基坑重要性取值。 一級基坑工程取 2.5；二級基坑工程取 2.0；三級基坑工程取 1.7。備注：基坑工程根據其重要性分為以下三級：1、符合下列情況之一時，屬一級基坑工程：支護結構作為主體結構的一部分時；基坑開挖深度大于、等于10 米時；距基坑邊兩倍開挖深度范圍內有歷史文物、近代優(yōu)秀建筑、 重要管線等需嚴加保護時。2、除一級、三級以外的均屬二級基坑工程；3、開挖深度小于7 米，且周圍環(huán)境無

20、特別要求時，屬三級基坑工程。圖圍護墻底地基承載力驗算圖式學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根3.1 基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性按照下式計算：KL= MRLM SL式中： M RL 抗隆起力矩；M RL =R 1K s tg+R 2 tg+R 3 cR1 =D(h 0 +qh 0 )+ 1 D 2 qf (2 -1+sin 2cos2 -sin1cos1)- 1D 3 (cos32 -cos 3 1)223R= 1D2 q+ - 1(sin2 -sin2 )-1 D 3 sin2 cos -sin

21、2 cos +2(cos -cos )22f21 2213221121R =h D+( -)D 23021qf =h0 +q 0圍護墻底以上地基土各土層天然重度的加權平均值；D 圍護墻在基坑開挖面以下的入土深度；Ka 主動土壓力系數，取 K atg 2 (45 - )2 ；c、滑裂面上地基土的粘聚力和內摩擦角的加權平均值；h0 基坑開挖深度；1 最下一道支撐面與基坑開挖面間的水平夾角；2 以最下一道支撐點為圓心的滑裂面圓心角；q 坑外地面荷載；M SL 隆起彎矩， M SL = 1 (h0 +q 0 )D 2 ;2K L 抗隆起穩(wěn)定性安全系數；一級基坑工程取2.5；二級基坑工程取 2.0；三級基坑工程取1.7。學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜 ·日 ·法拉茲閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 培根圖基坑底抗隆起計算簡圖3.2 抗管涌驗算地下水位較高的地區(qū)，開挖后會形成水頭差，產生滲流，當滲流較大時，有可能造成底部管涌穩(wěn)定性破壞。因此，驗算管涌穩(wěn)定性也是十分必要的，可通過下式對其進行驗算：i cK g =式中： ic 臨界水力坡度， i c 1e 1坑底土體