m钢板桩深基坑计算Word文件下载.docx
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第一章计算依据及说明
1.1计算依据
1、《钢结构设计规范》GB50017-2003
2、《软土地区工程地质勘察规范》JGJ83-91
3、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007
4、《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-99
5、中铁大桥勘测设计院有限公司提供的《宁波市轨道交通1号线二期工程施工图设计》
6、浙江省工程勘察院提供的《岩土工程勘察报告》
7、参考文献:
刘建航侯学渊《基坑工程设计手册》中国建筑工业出版社
李克钏,罗书学.基础工程.北京:
中国铁道出版社
1.2计算说明
该标段内承台开挖直接涉及到杂填土,粘土,淤泥质粘土。
基坑底面主要位于淤泥质粘土中。
表层填土结构松散,富水性和透水性较好;
粘土强度略高,土层渗透性较差;
下部的灰色淤泥质粘土天然含水量大,透水性弱,抗剪强度很低,土层开挖后稳定性差。
由地质情况及场地环境条件可见,基坑需采取支护措施。
标段内承台开挖深度最大为6.5m,G21#墩土质较差,开挖深度为6.5m,施工难度较大,为最不利受力条件,本计算书以G21#墩为计算模型。
第二章工程地质及相关参数
2.1工程地质及相关参数
基坑所处土层为淤泥质粉质粘土,相关参数如下:
γ=17.6KN/m3,c=15.0KPa,φ=8.9ο。
根据现场地形复测及下部结构施工蓝图,以G21墩为例进行基坑开挖深度在6.5m内的钢板桩围堰计算,G21墩承台尺寸为12m*12m*3m,基坑开挖深度h=6.5m,钢板桩长度H=12m。
第一道内支撑距钢板桩顶面距离为0.5m,第二道内支撑距钢板桩顶面距离为3m。
钢板桩采用拉森钢板桩,钢板桩采用有效幅宽W=400mm,有效高度170mm,t=15.5mm,壁宽每m:
A=242.5cm2,Wx=2270cm3,Ix=38600cm4,
圈梁采用H400×
400×
13×
21型钢,相关参数为:
A=214.54cm2,Wx=3268.07cm3,Ix=65361.58m4,ix=17.45cm,[σ]=200MPa;
内支撑采用[32a,相关参数为:
A=48.7cm2,Wx=474.879cm3,Ix=7598.06cm4,ix=12.49cm,Wy=46.473cm3,Iy=304.789cm4,iy=2.502cm,Iy1=552.31cm4,[σ]=200MPa;
由于Ka=tan2(45ο-φ2),
所以Ka=0.732;
Kp=tan2(45ο+φ2),所以Kp=1.36。
2.2示意图
钢板桩受力示意图
土压力示意图
第三章钢板桩及围檩验算
3.1钢板桩验算
取单位宽度计算
qKa=5×
0.732=3.66KPa,
γhKa=17.6×
6.5×
0.732=83.74KN/m,
2cKa=2×
15.0×
0.732=25.67KN/m,
2cKp=2×
1.36=34.9KN/m,
K=1.2-0.325=1.188,γKKpH=17.6×
1.188×
1.36×
12=338.93KN/m
根据等值梁计算法,可近似的认为土压力为零的点即为弯矩为零的位置。
设距离基坑开挖底面向下y处土压力为零
即2cKP+γKKpy=qKa+γKah+y-2cKa
由此可得y=γKah-2cKa+qKa-2cKpγKKP-γKa=1.73m。
所以,距离钢板桩顶部8.23m处弯矩为零。
因此,我们可以建立如下的力学模型:
该模型为两跨连续梁,为超静定结构。
通过SMSOLVER计算软件可求得该结构的弯矩图如下(单位:
KN·
m):
剪力图如下(单位:
KN):
由此可得钢板桩Mmax=47.79KNm,Qmax=57.01KN,
σmax=MmaxWy=47.79×
1032270×
10-6=20.6MPa<
[σ],
钢板桩满足要求,内圈梁1荷载为R1=11.74KN/m,内圈梁2荷载为R2=82.67KN/m,P0=23.62KN,
x=6PoγKKp-Ka+2cKp=1.7m
t0=x+y=1.7+1.73=3.43m,1.2t0=4.12m<t=5.5m,则钢板桩长度12m满足要求。
3.2围檩验算
3.2.1第一道围檩验算
第一道围檩为三跨连续梁,采用H400*400型钢,所受均布荷载为q=11.74KN/m,计算模型如下:
由SMSOLVER计算软件可得其弯矩图为:
剪力图为:
所以Mmax=58.57KN·
m,Qmax=49.31KN,R0=86.66KN
σmax=MmaxWx=58.57×
1033268×
10-6=17.4MPa<
[σ]
τmax=QmaxSIt=1.2MPa<
[τ]
所以,满足要求。
内支撑采用槽钢2[32a,计算长度L=4m,轴向力N=122.54KN
i=IA=7.0cm,λ=L/i=57,φ=0.822,则
内支撑轴向正应力:
σmax=N/ΦA=122.54×
1030.822×
48.7×
2×
10-4=15.3MPa<
[τ],内支撑满足要求。
3.2.2第二道围檩验算
第二道圈梁为五跨连续梁,所受均布荷载为82.67KN/m,圈梁采用H400×
400,计算模型如下:
剪力图为下图所示:
由此可得,Mmax=68.22KN·
m,Qmax=140.1KN
σmax=MmaxWx=68.22×
10-6=20.9MPa<
τmax=QmaxSIt=3.5MPa<
所以符合要求。
R0'、R0"内支撑分别采用槽钢2[32a,
以R2进行计算,计算长度L=8m,轴向力N=261.93KN
i=IA=7.0cm,λ=L/i=114,φ=0.465,则
内支撑轴向正应力
σmax=N/ΦA=261.93×
1030.465×
10-4=57.8MPa<
3.3钢板桩稳定性验算
3.3.1抗隆起计算
K=γDNq+cNcγ(H+D)+q
其中,D为入土深度,H为基坑开挖深度,q为地面超载,Nq、Nc为地基极限承载力的计算系数。
Nq=tan245°
+φ2eπtanφ=2.4,Nc=(Nq-1)1tanφ=8.2
所以K=1.64>
1.2,故基坑不会发生隆起。
3.3.2抗管涌计算
对于临河墩位钢板桩施工,钢板桩围堰临河侧水深按照2m计算,水位顶面标高低于围堰顶1m,水面以下土质有地下水,
γ=17.6KN/m3,γ’=7.6KN/m3,
取K=1.5,h=6.5-1=5.5m,h’=6.5-1-2=3.5m,
则t=Khγw-γ’h’2γ’=3.36m<6m
因此不会发生管涌现象。
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