涵洞鋼板樁計(jì)算書(shū)

1、Qimsta產(chǎn)同濟(jì)啟明星基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)專用獲件FRWS7.21-1.5m圓管基坑開(kāi)挖計(jì)算書(shū)1工程概況該基坑設(shè)計(jì)總深2.8m,按一級(jí)基坑、選用國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 (JGJ120-2012)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算斷面編號(hào)：1。1.1 土龍參數(shù)序號(hào)土層名稱厚度(m)Y(kN/m3)c(kPa)4)()1物土3.0017.010.0018.002物質(zhì)粘土5.0018.014.0020.00續(xù)表序號(hào)土層名稱厚度(m)m(MN/m4)Kmax (MN/m3)分算 /合算1物土3.005.70.0合算2物質(zhì)粘土5.004.40.0合算地下水位埋深：2.50m。1.2基坑周邊荷載地面起載：20.0k

2、Pa2開(kāi)挖與支護(hù)設(shè)計(jì)基坑支護(hù)方案如圖:1-1.5m圓管基坑開(kāi)挖基坑支護(hù)方案圖2.1擋墻設(shè)計(jì)擋儺類(lèi)型：鋼板樁；. 嵌入深度:3.000m;露出長(zhǎng)度：0.200m;型鋼型號(hào)：Q295bz-400X170; 樁間距：800mm;2.2支撐（錨）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本方案設(shè)置1道支撐（錨），各層數(shù)據(jù)如下：第1道支撐（錨）為平面內(nèi)支撐， 距儺頂深度1.000m,工作而超過(guò)深度1.500m,預(yù)加軸力 0.00kN/m,對(duì)擋儺的水平約束剛度取50000.0kN/m/m。 該道平面內(nèi)支撐具體數(shù)據(jù)如下：支撐材料：鋼支撐；支撐長(zhǎng)度：2.200m; 支撐間距：4.000m;與圍檁之間的夾角：45.000;不動(dòng)點(diǎn)調(diào)整系數(shù)：0.5

3、00;型鋼型號(hào)：400*400*13*21;根數(shù)：1;松弛系數(shù)：1.000。計(jì)算點(diǎn)位置系數(shù)：0.600,圍檁數(shù)據(jù)：圍檁型鋼型號(hào)：400*400*13*21、根數(shù)：1。2.3工況順序該基坑的施工工況順序如下圖所示：工況1:開(kāi)挖至0.10（深2.30）m工況2:在1.60（深0.80）m處安裝第1道支撐（錨）3計(jì)算原理描述3.1國(guó)護(hù)墻主動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算朗肯主動(dòng)土壓力深度z處第i層土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。心按下列公式計(jì)算：采用水土合算或計(jì)算點(diǎn)在水位以上時(shí)：5 =0-；=-（小于0取0）采用水土分算且計(jì)算點(diǎn)在水位以下時(shí)：命二國(guó)-Q-如以礦廠2廿菸了=-（小于o取0）對(duì)于矩形土壓力模式，自重部分須扣除

4、坑內(nèi)土的自重（對(duì)水位以下的分算土層，扣除有 效自重；坑內(nèi)水位取坑底位置，天然水位在坑底以下就取天然水位式中：.第j層土的天然重度；水的重度，取10kN/m3；A h 第層土的厚度； .h .一地下水位；c、c一第i層土的內(nèi)聚力、有效內(nèi)聚力；巾色一第i層土的內(nèi)摩擦角、有效內(nèi)摩擦角；q起載。3.2國(guó)護(hù)墻被動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算彼切側(cè)土壓力采用簡(jiǎn)化肉倫土壓力公式: 采用水土合算或計(jì)算點(diǎn)在水位以上時(shí)：sin（啊-S） sm （p :采用水土分算且針?biāo)泓c(diǎn)在水位以下時(shí):式中：h .坑內(nèi)地下水位；8：第i層土與儺體的摩擦角和有效摩擦角， ?。?/33/4）巾或 巾。3.3木壓力計(jì)算靜止本壓力圖中：Y 水的重度10k

5、N/m3o3.4國(guó)護(hù)墻內(nèi)力變形計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖圍護(hù)儺的基本方程：內(nèi)力變形關(guān)系：平衡方程:支撐處邊界條件：樁端處邊界條件：式中：M樁身彎矩;EI一圍護(hù)墻抗彎剛度，E為墻體材料的彈性模量，I截而慣性矩;p 曲率；x水平位移；z深度；Q一樁身剪力；e*一主動(dòng)側(cè)水土壓力；k。一基底以上土的水平向基床系數(shù)，見(jiàn)“ 土體水平向基床系數(shù)計(jì)算”。當(dāng)位移為正是取0；k一基底以下土的水平向基床系數(shù)，見(jiàn)“ 土體水平向基床系數(shù)計(jì)算”。可考慮坑底土的塑性性質(zhì)，當(dāng)k xe建寸，取k =e /x, e k為坑底極限被動(dòng)土壓力，見(jiàn)圍護(hù)墻被動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算”；b主動(dòng)側(cè)水土壓力計(jì)算寬度，對(duì)板樁、連續(xù)墻、攪拌樁取每延米，對(duì)排樁、SMW工法

6、樁取樁中心距;b。一土體抗力計(jì)算寬度。墻式圍護(hù)取每延米；對(duì)圓形排樁圍護(hù)：b0=O.9（1.5d+O.5），d為樁徑；對(duì)方形排樁圍護(hù)：b0=1.5b+0.5，b為邊長(zhǎng)；計(jì)算值超過(guò)樁間距時(shí)b0取樁間距；z.第i道支撐的深度。、一第i道支撐每延米的水平剛度。見(jiàn)“支撐/錨的水平剛度計(jì)算”；Q勺第i道支撐處的墻體剪力。耄第i道支撐處第m工況的水平位移。二第i道支撐每延米的水平向預(yù)加軸力。z 一墻底端的深度。反氣墻底端的墻體彎矩一七一墻底端旋轉(zhuǎn)約束剛度，模擬墻底土對(duì)墻底的約束作用，對(duì)于較厚的攪拌樁，可考慮這種作用，對(duì)于其他厚度較薄的圍護(hù)墻，可忽略這種作用。K0=lxb3Xk（D）/l2，D 為嵌入深度。上

7、述微分方程可用有限單元法求解，解得水平位移后，可求出樁身內(nèi)力。土體木平向基床系數(shù)的計(jì)算m 洼k =mz，m為土層的水平向基床系數(shù)隨深度增長(zhǎng)的比例系數(shù)，z為計(jì)算點(diǎn)距離開(kāi)挖面的深度（對(duì)于主動(dòng)側(cè)就是距樁頂?shù)木嚯x）；3.5抗傾覆計(jì)算3.6整體穩(wěn)定計(jì)算對(duì)于單個(gè)圓弧滑面的整體穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算方法如下。瑞典條分洼一總應(yīng)力法Z 喝（0 G）CDS 旦電例N,Z（a-Gr）sin上列式中：X = cos（f 釣）4TV sin（ 0 -釣）tgpJS廣 N?式中：K整體穩(wěn)定安全系數(shù)；*一土釘、錨桿、微型核、排樁在滑弧上產(chǎn)生的抗滑力標(biāo)準(zhǔn)值；第i分條滑裂而處土體（或水泥土，乘折減系數(shù)后的。）的粘聚力；巾一：第i分條

8、滑裂而處土體（或水泥土， tg乘折減系數(shù)后的巾）的內(nèi)摩擦角；Ka一主動(dòng)土壓力系數(shù)；L一第i分條滑動(dòng)面弧長(zhǎng)；G第i分條土新包括水泥土）重量；Wi第i分條土?xí)艿降乃×Γ籛：一第i分條土?xí)艿娇觾?nèi)水位以下那部分水的水浮力（當(dāng)?shù)叵滤桓哂陂_(kāi)挖面時(shí)，坑內(nèi)水位取開(kāi)挖面，否則取地下水位）；u第i分條土?xí)撞恐行奶幍目紫断端畨毫?，即為該點(diǎn)處的靜水壓力；若考慮土性，則對(duì)水土合算的土層取0；靜水壓力與浸潤(rùn)線有關(guān)，當(dāng)?shù)叵滤陀陂_(kāi)挖面時(shí)，浸潤(rùn)線就是地下水位線；當(dāng)?shù)叵滤哂陂_(kāi)挖面時(shí)，浸潤(rùn)線如下：浸潤(rùn)線不考慮止水帷幕浸潤(rùn)線考慮止水帷莓Q.一起載和鄰近荷載在第i分條上分布的總力；氣一第j道土釘/錨桿在滑裂面外的部分的抗

9、拔力標(biāo)準(zhǔn)值和桿體抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值中的小值，見(jiàn)“公式”；S 一第j道土釘/錨桿的水平間距； j七一第i分條滑動(dòng)而切線與水平面之間的夾角；%第j道土釘/錨桿與水平面之間的夾角。Z、七一土釘或錨料切向力折減系數(shù)、法向力折減系數(shù)。N 一滑弧切過(guò)排樁或連續(xù)墻時(shí)樁墻的抗滑力；e 一滑弧切樁點(diǎn)切線與水平面的夾角；M 一樁墻抗彎承載力設(shè)計(jì)值；ch 一切樁點(diǎn)到坡面的深度；Y -h范圍內(nèi)土的平均重度；S 一排樁間距，連續(xù)墻取1m。3.7坑底抗隆起計(jì)算坑底抗隆起的計(jì)算向整體穩(wěn)定，破壞而為如下圖所示的組合滑面，其圓弧部分的圓心可以 假定為最下到支撐處或者坑底，其半徑可以假定為經(jīng)過(guò)樁底，也可往下搜索，找出最危險(xiǎn)的滑 而。

10、q中心在最下到支撐點(diǎn)處的圓弧組合滑面 中心在坑底的圓弧組合滑面F3 - b cos 9 sin 佻A-i A.F7 = (c - a(l - KJg 2i9) c os2 Otg(p dsE-(crKJg(p-c)ds -Mu/RK -(總應(yīng)力法)Fr = j c-(a(l - K tge)cas2 e - ii)tg(pfds吊li-fe-j aK -u)tg(-cl ds - Ml / Rm命哉(有效應(yīng)力法)式中：y整體穩(wěn)定安全系數(shù);Fr、Ks一抗滑力和下滑力；c、6一計(jì)算點(diǎn)處土體的內(nèi)聚力而內(nèi)摩擦角，總應(yīng)力指標(biāo)； c、6一計(jì)算點(diǎn)處土體的內(nèi)聚力而內(nèi)摩擦角，有效應(yīng)力指標(biāo);Ka、K；一計(jì)算點(diǎn)處主

11、動(dòng)土壓力系數(shù)，分別用總應(yīng)力指標(biāo)而有效應(yīng)力指標(biāo)求得。0弧段上計(jì)算點(diǎn)處切線與水平面的夾角；R一圓弧半徑；u計(jì)算點(diǎn)處的孔隙水壓，u= y z，y為水的重度；z為計(jì)算點(diǎn)處的水深；M一樁墻每延米所能承受的極限彎矩。 u4內(nèi)力變形計(jì)算4.1計(jì)算參敢水土計(jì)算（分算/合算）方法：按土層分/合算；水壓力計(jì)算方法：靜止水壓力，修正系數(shù)：1.0；主動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算方法：朗肯主動(dòng)土壓力，分布模式：矩形，調(diào)整系數(shù)：1.0，負(fù)位移不考 慮土壓力增加；被動(dòng)側(cè)基床系數(shù)計(jì)算方法：m法，土體抗力不考慮極限土壓力限值；墻體抗彎剛度折減系數(shù)：1.0。4.2計(jì)算結(jié)果內(nèi)力變形結(jié)果每根樁抗彎剛度EI=64848kN.m2。以下內(nèi)力和土體抗力

12、的計(jì)算結(jié)果是每根樁的；支撐反力是每延米的?？沽Πj(luò)圖(K=4.575.55)位移包絡(luò)圖(-2.221.4)彎矩包絡(luò)圖(-21.08.5)剪力包絡(luò)圖(-14.2-14.1)支(換)撐反力范圍表抗力相對(duì)樁頂深度(m)最小值(kN/m)最大值(kN/m)支撐第1道支撐1.000.013.4坑內(nèi)側(cè)土體抗力安全系數(shù)：4.575.55。5整體穩(wěn)定計(jì)算5.1計(jì)算參敢整體穩(wěn)定計(jì)算方法：瑞典條分法； 應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算方法：總應(yīng)力法； 土釘法向力折減系數(shù)：&=0.5;土釘切向力折減系數(shù)：& =1.0;錨桿法向力折減系數(shù)：& =0.5;錨桿切向力折減系數(shù)：& =1.0； 樁墻抗滑考慮方式：滑而繞樁； 浸潤(rùn)線不考慮止水帷

13、幕；滑弧搜索不考慮局部失檢；考慮開(kāi)挖工況；搜索范圍：坡頂：全范圍；坡底：全范圍;搜索方法：遺傳算法。5.2計(jì)算結(jié)果5.2.1 開(kāi)旄至-0.40m(深 2.80m)滑弧：圓心(0.65m,-0.75m),半徑：6.63m, 起點(diǎn)(-5.93m,0.00m), 終點(diǎn)(6.24m,2.80m), 高比0.707;下滑力：201.98kN/m;土體(若有則包括攪拌樁和坑底加固土)抗滑力：468.46kN/m;土釘/錨桿抗滑力：0.00kN/m;樁墻的抗滑力：0.00kN/m;安全系數(shù)：2.32。6坑底抗隆起(圓弧滑動(dòng))計(jì)算6.1計(jì)算參敢滑弧中心：最下道支撐； 滑弧位置：通過(guò)樁底；應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算方法：總應(yīng)力法;樁墻彎曲抗力：不考慮