拉森钢板桩基坑支护方案设计和计算Word文件下载.docx
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4、基坑稳定性验算
4.1、桥墩基坑稳定性验算
钢板桩长度为12米,桩顶支撑,标高3.5米,入土长度8.5米
基坑开挖宽度26米,坑底标高0.0米。
基坑采用拉森钢板桩支护,围檩由单根(500x300mmH型钢组成,设单道桩顶支撑,支撑采用直径为600mm壁厚为8mn钢管作为支撑导梁,钢管与H型钢进行嵌固相连并焊接。
验算钢板桩长度,选择钢板桩和导梁型号,验算基底
稳定性。
采用理正深基坑软件对支护结构和围囹支撑体系等变形与内力
整体计算分析;
支护结构的抗倾覆稳定性、抗隆起、抗管涌、嵌固深
度采用理正深基坑支护结构设计软件单元计算进行分析。
4.1.1、设计标准及参数
1、基坑设计等级及设计系数
二级,重要性系数:
1.0;
支护结构结构重要性系数:
构件计算综合性系数:
1.25。
2、材料力学性能指标
序号
材料名称/规格
使用部位
强度设计值(Mpa)
抗拉、压、弯
抗剪
承压
1
500x300mm!
型钢(Q235)
腰梁
215
125
325
D600mr钢管(Q235)
内支撑
3
钢板桩W
桩
295
4.1.2、施工工况定义
1、单元分析工况定义
(1)、工况1:
打钢板桩,水面以下3.5m;
(2)、工况2:
在桩顶以下0.5m处安装第一道内支撑;
(3)、工况3:
抽水;
2、单元计算
[支护方案]
连续墙支护
[基本信息]
内力计算方法
增量法
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑等级
二级
基坑侧壁重要性系数丫0
1.00
基坑深度H(m)
3.500
嵌固深度(m)
8.500
墙顶标咼(m)
0.000
连续墙类型
钢板桩
卜每延米板桩截面面积
A(cm2)
236.00
卜每延米板桩壁惯性矩
I(cm4)
39600.00
.每延米板桩抗弯模量
W(cm3)
2200.00
有无冠梁
无
放坡级数
超载个数
支护结构上的水平集中力
].JH!
丄
r-n>
c=切
0=(1.0
讪
ue
e.砂丄
r-]fc.e
工M
[附加水平力信息]
水平
作用类
水平力
作用深
是否参
力
型
值
度
与
序号
(kN)
(m)
倾覆稳
疋
整体稳
[土层信息]
[土层数
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
外侧水位深度(m)
内侧水位是否随开挖过程变化
内侧水位距开挖面距离(m)
---
弹性计算方法按土层指定
X
弹性法计算方法
m法
[土层参数]
层号
土类名称
层厚
重度
(kN/m3)
浮重度
(kN/m)
粘聚力
(kPa)
内摩擦角
(度)
杂填土
3.50
10.0
0.0
0.00
淤泥质土
3.72
16.9[
6.9
淤泥
10.50
15.8
5.8
层号
与锚固体摩
擦阻力(kPa)
水下(kPa)
内摩擦角水下(度)
水土
计算方法
m,c,K值
抗剪强度
S'
合算
15.0
8.50
11.80
1.49
12.0
8.00
7.70
0.63
支锚道号
支锚类型
水平间距
竖向间距
入射角
(°
)
总长
锚固段
长度(m)
内撑
1.000
0.500
支锚道数1
预加力
支锚刚度
(MN/m)
锚固体直径(mm)
工况
号
锚固力调整系数
材料抗力
材料抗力调整系数
1281.00
2〜
4062.00
r1.00
支锚道数
[支锚信息]
[土压力模型及系数调整]
水压力调整系数
主动土压力调整系数
被动土压力调整系数
被动土压力
最大值(kPa)
10000.000
弹性法土压力模型
经典法土压力模型
q。
UILL
吉
kw
\
眾分布
IW
[工况信息]
工况号
工况类型
深度
开挖
加撑
1.内撑
[设计结果]
[结构计算]
各工况:
l兀]—nte如)
(-41l3>
--(33£
iD
H13.Be—m刚
C-5.93)—
CftOO)—(540
匸59左)-一(58,1④
(-30>
00>
--(0i00)
(-?
9.49)~--CfljOO)
(0X1——(0.0)
倉so——〔寸卜ftjOJ丄
库ust———2总'
2'
主j彖
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2EM
内力位移包络图:
卜养书》一-町妙
(O.Ofl)-—(OJDO>
—(1?
U5O>
(-2?
.74)—-(5fl.O3^
(-5ft7e)--(50je>
(-37/43)—-(EP.57)
地表沉降图:
Wffnn)
三融蠶
SLW呈48nn
舫必
ftAWi31nn
[抗倾覆稳定性验算]
抗倾覆安全系数
M——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力
决定;
对于锚杆或锚索,支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
M——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。
注意:
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
工况1:
锚固力(kN/m)
序号支锚类型材料抗力(kN/m)
1内撑0.000
4709.4340.000
Ks
2200.490
Ks=2.140>
=1.200,满足规范要求。
工况2:
序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)
1内撑4062.000---
4709.43446713.000
2200.490Ks=23.368>
工况3:
3108.78246713.000
Ks
Ks=22.641>
安全系数最小的工况号:
工况1。
最小安全Ks=2.140>
[抗隆起验算]
Prandtl(普朗德尔)公式(Ks>
=1.1〜1.2),注:
安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》
YB9258-97(冶金部):
[jDNqcNc
H■D-q
o
tan45
Nq-1
3.142tan7.700
e=2.002
tanY
=(
7.700
2.002-1=7.414
tan7.700
16.2818.5002.0028.0007.414
14.4493.5008.5000.000
Ks=1.940>
=1.1,满足规范要求。
Terzaghi(太沙基)公式(Ks>
=1.15〜1.25),注:
Nq
Nc
『DNqcNc
cos45
cos45亠
=2.144
16.281
一1】8464
8.5002.1448.0008.464
14.4493.5008.500-0.000
Ks=2.101>
=1.15,满足规范要求。
[隆起量的计算]注意:
按以下公式计算的隆起量,如果为负值,按0处理!
n-0.5
8751D0.040.54
ihi■q!
-125一!
亠6.37,ctan
36i=1H
式中S基坑底面向上位移(mm);
n从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;
ri第i层土的重度(kN/m3);
地下水位以上取土的天然重度(kN/m3);
地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3);
hi第i层土的厚度(m);
q基坑顶面的地面超载(kPa);
D桩(墙)的嵌入长度(m);
H基坑的开挖深度(m);
c桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa);
0桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);
r桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3);
875-135.00.0
36
8.5
3.5
-0.5
-0.04、.
6.3714.48.0tan7.70
-0.54
S=32(mm)
[抗管涌验算]
抗管涌稳定安全系数(K>
=1.5):
式中丫0侧壁重要性系数;
丫'
土的有效重度(kN/m3);
丫w地下水重度(kN/m3);
h'
地下水位至基坑底的距离(m);
D桩(墙)入土深度(m);
K=3.679>
=1.5,满足规范要求。
[承压水验算]
P
CZ
Ky
Pwy
式中Pcz基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力
Rvy承压水层的水头压力(kN/m);
Ky抗承压水头的稳定性安全系数,取1.5。
(kN/m);
Ky=33.80/30.00=1.12>
=1.05
基坑底部土抗承压水头稳定!
[嵌固深度计算]
嵌固深度系数
1.200
抗渗嵌固系数
嵌固深度计算参数:
嵌固深度计算过程:
按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值hd:
1)按ea1k=ep1k确定出支护结构弯矩零点hc1=0.000
2)支点力Tc1可按下式计算:
hT1=3.000m
Tc1=23.820kN
3)hd按公式:
hpEEj+Td(hT1+hd)-3ychaE巳>=0确定
3=1.200,y0=1.000
hp=1.591m,刀b=294.604kPa
ha=2.688m,刀曰=197.036kPa
得到hd=4.100m,hd采用值为:
8.500m
4.1.3、围堰围囹(腰梁)及斜撑验算
根据4.1.2节单元计算,取其最大反力作为围囹均布荷载。
根据第4.1.2节计算知围囹工况3反力最大为24.08kN,因此均布荷载为24.08Kn/m
内导梁最大弯矩Mmax采用的支撑最大间距Lmax=4.5m内导梁采用
单片焊接H型钢h=482mm,b=300mm,t=11mm,W=2523cm3
Mmax=(qmaxLmax2)/8=(24.08x4.5)/8=67.0KNm
(Tmax=Mmax/W=67.0103/2523=26.6Mpav[(T]=180Mpa
•••符合要求
围囹体系最大变形为1.06mm小于允许值,满足要求。
4.1.4、内支撑验算
支撑反力为RXL=24.08X4.5=108.36KN.
内支撑单根D600钢管最大自由长度2.8m,按两端铰接计L=2.8m,
i=205.8mm
入=L/i=13.6查表得©
=0.991
108.36X1000/15120=7.16<
0.991X215=213,合格。
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- 钢板 桩基 支护 方案设计 计算