钢板桩围堰设计计算书Word文档下载推荐.doc
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(3)粉土:
(4)砂土:
内摩擦角,粘聚力。
土的天然重度取。
非承压地下水位在地面下0.2~5.5处(承压水位不明)。
2钢板桩围堰支撑结构受力计算
2.1钢板桩围堰
钢板桩围堰基坑开挖最大深度为5.0米,此类基坑承台最大高度为4.0米,设一道内支撑位于基坑底面以上3米,计算钢板桩围堰受力情况。
结合现场现有材料,拟采用WRU12a钢板桩,其技术指标为:
单根钢板桩宽B=600mm,高H=360mm,厚t=9mm,每米截面积A=147.3cm2,单根钢板桩每米的重量69.5kg,每延米墙身每米的重量115.8kg,每延米墙身钢板桩惯性矩Ix=22213cm4,每延米的截面模量(抵抗矩)Wx=1234cm3,取钢板桩的允许拉应力σ=140Mpa,允许剪应力τ=80Mpa。
钢板桩长12m。
由于钢板桩刚度较小,需加强内支撑。
拟设置一道水平钢支撑,在距承台底面3.0m处设置,不设竖向支撑。
水平钢支撑采用I40b型工字钢,沿钢板桩内壁设置长方形围檩,并在四角设置加强斜撑。
考虑施工堆载,假设基坑顶部(地面)作用有无限均布荷载q1=10kN/m2;
在桩顶平台距离钢板桩桩顶2.0m处的坑外作用有宽度为0.6m的局部荷载(汽车荷载及其它荷载总和)q2=80kN/m2。
2.2计算作用于板桩上的土压力强度
依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)第3.4~3.5节,计算土压力(水平荷载及水平抗力)分布。
土压力由四部分组成:
(1)桩顶平台以下土自重引起;
(2)局部荷载(汽车荷载)q2=80kN/m2引起;
(3)均布荷载q1=10kN/m2引起。
对人工填土、黏土及粉土地层,采用水土和算法进行计算,在桩顶下2.0m处设置一道内支撑,计算可得土压力分布如右图所示。
查《简明施工计算手册》P209。
其中E点为弯矩零点,其位置由主动土压力强度与被动土压力强度相等计算得出。
Y=CD=2.18m
2.3钢板桩内力计算
取1宽的钢板桩进行验算,用结构力学求解器计算得出:
受力图(单位:
kN/m)
弯矩图(单位:
kN·
m)
剪力图(单位:
kN)
Mmax=51.78kN·
m
Ra=91.06kN;
P0=102.24kN;
钢板桩截面验算:
σmax=Mmax/W
=51.78×
103/1234×
10-6=41.96Mpa<
[σ]=140Mpa
τmax=Qmax/A
=102.24×
103/147.3×
10-2=6.94Mpa<
[τ]=80Mpa
故所选钢板桩符合要求。
2.3计算板桩最小入土深度t0
钢板桩承台底面高程以下部分实际上已进入黏土层,计算查表得:
Kp=tg2(450+140/2)=1.64
Ka=tg2(450-140/2)=0.61
K=1.4
γ=19KN/m3
根据P0和墙前被动土压力地板桩底端的力矩相等,有:
X=(6P0/γ×
(K×
Kp-Ka))1/2
=(6×
102.24/19×
(1.4×
1.64-0.61))1/2=4.5m
t0=x+y=4.5+2.18=6.68m
而实际本方案选用的12m钢板桩,在开挖完成后,钢板桩入土深度为7m,满足要求。
2.4内支撑计算
根据现场现有材料,拟采用“热轧普通工字钢I40b”圈梁。
I40b的截面特性:
截面高h=40cm,宽b=14.4cm,tw=1.25cm,面积A=94.07cm2,每米重量73.84kg/m,截面惯性矩Ix=22781cm4,截面模量Wx=1139cm3,半截面面积矩Sx=671.2cm3,Ix:
Sx=33.94cm,取允许拉应力[σ]=145MPa,允许剪应力[τ]=80MPa。
单根I40b的允许值:
[M]=[σ]×
Wx=145×
1139×
103=165.16kN·
[Q]=[τ]Ixtw/Sx=80×
106×
33.94×
10-2×
1.25×
10-2=339.4kN
实际作用于圈梁上的均布荷载为31.6kN/m,圈梁长按15m,斜支撑分别位于距两端4米的位置,通过力学求解器计算得:
受力图(kN/m)
弯矩图(kN·
剪力图(kN)
Mmax=110.87kN·
m<
165.16kN·
Nmax=201.52kN<
339.4kN
采取单根I40b即可满足要求。
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