深基坑专家论证专项方案.docx
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深基坑专家论证专项方案
钢板桩规范计算书
本计算依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)。
1.地质勘探数据如下:
———————————————————————————————————————————
序号h(m)
(kN/m3)C(kPa)
(°)m(kN/m4)计算方法土类型
13.1016.007.0013.002780水土分算填土
24.5017.5011.302.501005水土合算淤泥质土
31.8018.503.900.40353水土合算细砂
44.2020.2023.709.303170水土合算粘性土
52.8021.009.0026.0011820水土合算砾砂
610.7020.2024.009.103146水土合算粉土
75.1022.000.000.000水土合算中风化岩
———————————————————————————————————————————
表中:
h为土层厚度(m),
为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),
为内摩擦角(°)。
基坑外侧水标高-3.54m,基坑内侧水标高-8.50m。
2.基本计算参数:
地面标高3.22m,基坑坑底标高-4.78m,
支撑分别设置在标高1.22m、-0.78m、-2.28m、-3.78m处,
计算标高分别为0.72m、-1.28m、-2.78m、-4.28m、-4.78m处。
侧壁重要性系数1.00。
桩墙顶标高3.22m,
桩墙嵌入深度7.00m,
桩墙计算宽度1.00m。
桩墙顶标高以上放坡级数为0级坡。
——————————————————————————
序号坡高m坡宽m坡角°平台宽m
——————————————————————————
3.地面超载:
—————————————————————————————————————————
序号布置方式作用区域标高m荷载值kPa距基坑边线m作用宽度m
—————————————————————————————————————————
一、第一阶段,挖土深2.50m,挡土桩(墙)呈悬臂状,计算过程如下:
第1阶段主动、被动水土压力合力图
1.作用在桩(墙)的主动土压力分布:
第1层土上部标高3.22m,下部标高0.72m
Ea1上=(16.00×0.00)×tg2(45-13.00/2)-2×7.00×tg(45-13.00/2)=-11.14kN/m2(取0.0)
Ea1下=(16.00×2.50)×tg2(45-13.00/2)-2×7.00×tg(45-13.00/2)=14.17kN/m2
第2层土上部标高0.72m,下部标高0.12m
Ea2上=(16.00×2.50)×tg2(45-13.00/2)-2×7.00×tg(45-13.00/2)=14.17kN/m2
Ea2下=(16.00×2.50)×tg2(45-13.00/2)-2×7.00×tg(45-13.00/2)=14.17kN/m2
2.作用在桩(墙)的被动土压力分布:
第2层土上部标高0.72m,下部标高0.12m
Ep2上=(16.00×0.00)×tg2(45+13.00/2)+2×7.00×tg(45+13.00/2)=17.60kN/m2
Ep2下=(16.00×0.60)×tg2(45+13.00/2)+2×7.00×tg(45+13.00/2)=32.77kN/m2
3.土压力为零点距离坑底距离d的计算:
桩的被动、主动土压力差值系数为:
B=((32.77-17.60)-(14.17-14.17))/0.60=25.28kN/m3
d=0.00=0.00m
4.D点以上土压力对D点的力矩与合力计算:
D点以上土压力对桩(墙)土压力的合力:
Ea=(0.00+14.17)×2.50/2.0=17.71kN/m
D点以上土压力对D点的力矩(梯形转为矩形与三角形计算):
Ma=(14.17-0.00)×2.50/2.0×(0.00+2.50/3.0)=14.76kN.m/m
5.悬臂桩嵌入D点以下距离t的计算:
合力Ea到D点的距离:
y=14.76/17.71=0.83m
根据规范4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为4.50m
6.最大弯矩的计算:
而经过积分运算得到
最大正弯矩Mumax=0.00kN.m/m,发生在标高-0.75m处;
最大负弯矩Mdmax=-26.63kN.m/m,发生在标高-0.32m处。
考虑到桩(墙)的计算宽度为1.00m
最大正弯矩Mumax=1.00×0.00=0.00kN.m,发生在标高-0.75m处;
最大负弯矩Mdmax=1.00×-26.63=-26.63kN.m,发生在标高-0.32m处;
二、第二阶段,挖土深4.50m,支撑分别设置在标高1.22m处,计算过程如下:
第2阶段主动、被动水土压力合力图
1.作用在桩(墙)的主动土压力分布:
第1层土上部标高3.22m,下部标高0.12m
Ea1上=(16.00×0.00)×tg2(45-13.00/2)-2×7.00×tg(45-13.00/2)=-11.14kN/m2(取0.0)
Ea1下=(16.00×3.10)×tg2(45-13.00/2)-2×7.00×tg(45-13.00/2)=20.25kN/m2
第2层土上部标高0.12m,下部标高-0.32m
Ea2上=(16.00×3.10+17.50×0.00)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)=23.82kN/m2
Ea2下=(16.00×3.10+17.50×0.44)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)=30.87kN/m2
第3层土上部标高-0.32m,下部标高-1.28m
Ea3上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×0.00)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=30.88kN/m2
Ea3下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×0.96)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=46.25kN/m2
第4层土上部标高-1.28m,下部标高-4.38m
Ea4上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×0.96)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=46.25kN/m2
Ea4下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×0.96)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=46.25kN/m2
2.作用在桩(墙)的被动土压力分布:
第4层土上部标高-1.28m,下部标高-4.38m
Ep4上=(17.50×0.00)×tg2(45+2.50/2)+2×11.30×tg(45+2.50/2)=23.61kN/m2
Ep4下=(17.50×3.10)×tg2(45+2.50/2)+2×11.30×tg(45+2.50/2)=82.82kN/m2
3.土压力为零点距离坑底距离d的计算:
桩的被动、主动土压力差值系数为:
B=((82.82-23.61)-(46.25-46.25))/3.10=19.10kN/m3
d=(46.25-23.61)/19.10=1.19m
4.D点以上土压力对D点的力矩与合力计算:
D点以上土压力对桩(墙)土压力的合力:
Ea=(0.00+20.25)×3.10/2.0+(23.82+30.87)×0.44/2.0+(30.88+46.25)×0.96/2.0
+(46.25-23.61)×1.19/2.0=93.82kN/m
D点以上土压力对D点的力矩(梯形转为矩形与三角形计算):
Ma=(20.25-0.00)×3.10/2.0×(2.58+3.10/3.0)+
23.82×0.44×(2.14+0.44/2.0)+(30.87-23.82)×0.44/2.0×(2.14+0.44/3.0)+
30.88×0.96×(1.19+0.96/2.0)+(46.25-30.88)×0.96/2.0×(1.19+0.96/3.0)+
(46.25-23.61)×1.19/2.0×(-1.92+3.10-1.19/3.0)=212.92kN.m/m
5.桩(墙)嵌入D点以下距离t的计算:
第1层支撑到D点距离:
a1=3.68m
第1层支撑反力:
E1=212.92/3.68=57.78kN/m
假设支座D点的支撑反力:
ED=93.82-57.78=36.04kN/m
根据规范4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为13.87m
考虑到桩(墙)的计算宽度为1.00m
E1=1.00×57.78=57.78kN
ED=1.00×36.04=36.04kN
6.最大弯矩的计算:
而经过积分运算得到
最大正弯矩Mumax=43.32kN.m/m,发生在标高-0.75m处;
最大负弯矩Mdmax=-47.10kN.m/m,发生在标高-4.88m处。
考虑到桩(墙)的计算宽度为1.00m
最大正弯矩Mumax=1.00×43.32=43.32kN.m,发生在标高-0.75m处;
最大负弯矩Mdmax=1.00×-47.10=-47.10kN.m,发生在标高-4.88m处;
三、第三阶段,挖土深6.00m,支撑分别设置在标高1.22m、-0.78m处,计算过程如下:
第3阶段主动、被动水土压力合力图
1.作用在桩(墙)的主动土压力分布:
第1层土上部标高3.22m,下部标高0.12m
Ea1上=(16.00×0.00)×tg2(45-13.00/2)-2×7.00×tg(45-13.00/2)=-11.14kN/m2(取0.0)
Ea1下=(16.00×3.10)×tg2(45-13.00/2)-2×7.00×tg(45-13.00/2)=20.25kN/m2
第2层土上部标高0.12m,下部标高-0.32m
Ea2上=(16.00×3.10+17.50×0.00)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)=23.82kN/m2
Ea2下=(16.00×3.10+17.50×0.44)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)=30.87kN/m2
第3层土上部标高-0.32m,下部标高-2.78m
Ea3上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×0.00)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=30.88kN/m2
Ea3下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×2.46)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=70.31kN/m2
第4层土上部标高-2.78m,下部标高-4.38m
Ea4上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×2.46)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=70.31kN/m2
Ea4下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×2.46)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=70.31kN/m2
第5层土上部标高-4.38m,下部标高-5.28m
Ea5上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×2.46)×tg2(45-0.40/2)-2×3.90×tg(45-0.40/2)
=91.20kN/m2
Ea5下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×2.46)×tg2(45-0.40/2)-2×3.90×tg(45-0.40/2)
=91.20kN/m2
第6层土上部标高-5.28m,下部标高-6.18m
Ea6上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×2.46)×tg2(45-0.40/2)-2×3.90×tg(45-0.40/2)
=91.20kN/m2
Ea6下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×2.46)×tg2(45-0.40/2)-2×3.90×tg(45-0.40/2)
=91.20kN/m2
第7层土上部标高-6.18m,下部标高-10.38m
Ea7上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×2.46)×tg2(45-9.30/2)-2×23.70×tg(45-9.30/2)
=32.15kN/m2
Ea7下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×2.46)×tg2(45-9.30/2)-2×23.70×tg(45-9.30/2)
=32.15kN/m2
2.作用在桩(墙)的被动土压力分布:
第4层土上部标高-2.78m,下部标高-4.38m
Ep4上=(17.50×0.00)×tg2(45+2.50/2)+2×11.30×tg(45+2.50/2)=23.61kN/m2
Ep4下=(17.50×1.60)×tg2(45+2.50/2)+2×11.30×tg(45+2.50/2)=54.18kN/m2
第5层土上部标高-4.38m,下部标高-5.28m
Ep5上=(17.50×1.60+18.50×0.00)×tg2(45+0.40/2)+2×3.90×tg(45+0.40/2)=36.27kN/m2
Ep5下=(17.50×1.60+18.50×0.90)×tg2(45+0.40/2)+2×3.90×tg(45+0.40/2)=53.15kN/m2
第6层土上部标高-5.28m,下部标高-6.18m
Ep6上=(17.50×1.60+18.50×0.90+18.50×0.00)×tg2(45+0.40/2)+2×3.90×tg(45+0.40/2)
=53.15kN/m2
Ep6下=(17.50×1.60+18.50×0.90+18.50×0.90)×tg2(45+0.40/2)+2×3.90×tg(45+0.40/2)
=70.03kN/m2
第7层土上部标高-6.18m,下部标高-10.38m
Ep7上=(17.50×1.60+18.50×0.90+18.50×0.90+20.20×0.00)×tg2(45+9.30/2)
+2×23.70×tg(45+9.30/2)=140.75kN/m2
Ep7下=(17.50×1.60+18.50×0.90+18.50×0.90+20.20×4.20)×tg2(45+9.30/2)
+2×23.70×tg(45+9.30/2)=258.29kN/m2
3.土压力为零点距离坑底距离d的计算:
桩的被动、主动土压力差值系数为:
B=((258.29-140.75)-(32.15-32.15))/4.20=27.99kN/m3
d=1.60+0.90+0.90+0.00=3.40m
4.D点以上土压力对D点的力矩与合力计算:
D点以上土压力对桩(墙)土压力的合力:
Ea=(0.00+20.25)×3.10/2.0+(23.82+30.87)×0.44/2.0+(30.88+70.31)×2.46/2.0+
(70.31-23.61+70.31-54.18)×1.60/2.0+(91.20-36.27+91.20-53.15)×0.90/2.0+
(91.20-53.15+91.20-70.03)×0.90/2.0=286.60kN/m
D点以上土压力对D点的力矩(梯形转为矩形与三角形计算):
Ma=(20.25-0.00)×3.10/2.0×(6.30+3.10/3.0)+
23.82×0.44×(5.86+0.44/2.0)+(30.87-23.82)×0.44/2.0×(5.86+0.44/3.0)+
30.88×2.46×(3.40+2.46/2.0)+(70.31-30.88)×2.46/2.0×(3.40+2.46/3.0)+
(70.31-23.61)×1.60×(1.80+1.60/2.0)+(70.31-54.18-70.31+23.61)×1.60/2.0×(1.80+1.60/3.0)+(91.20-36.27)×0.90×(0.90+0.90/2.0)+(91.20-53.15-91.20+36.27)×0.90/2.0×(0.90+0.90/3.0)+(91.20-53.15)×0.90×(0.00+0.90/2.0)+(91.20-70.03-91.20+53.15)×0.90/2.0×(0.00+0.90/3.0)=1067.45kN.m/m
5.桩(墙)嵌入D点以下距离t的计算:
第1层支撑力取第2阶段的值:
E1=57.78kN/m
第1层支撑到D点距离:
a1=7.40m
第2层支撑到D点距离:
a2=5.40m
第2层支撑反力:
E2=(1067.45-57.78×7.40)/5.40=118.47kN/m
假设支座D点的支撑反力:
ED=286.60-57.78-118.47=110.35kN/m
根据规范4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为18.30m
考虑到桩(墙)的计算宽度为1.00m
E1=1.00×173.34=173.34kN
E2=1.00×118.47=118.47kN
ED=1.00×110.35=110.35kN
6.最大弯矩的计算:
而经过积分运算得到
最大正弯矩Mumax=180.18kN.m/m,发生在标高-2.98m处;
最大负弯矩Mdmax=-51.93kN.m/m,发生在标高-7.08m处。
考虑到桩(墙)的计算宽度为1.00m
最大正弯矩Mumax=1.00×180.18=180.18kN.m,发生在标高-2.98m处;
最大负弯矩Mdmax=1.00×-51.93=-51.93kN.m,发生在标高-7.08m处;
四、第四阶段,挖土深7.50m,支撑分别设置在标高1.22m、-0.78m、-2.28m处,计算过程如下:
第4阶段主动、被动水土压力合力图
1.作用在桩(墙)的主动土压力分布:
第1层土上部标高3.22m,下部标高0.12m
Ea1上=(16.00×0.00)×tg2(45-13.00/2)-2×7.00×tg(45-13.00/2)=-11.14kN/m2(取0.0)
Ea1下=(16.00×3.10)×tg2(45-13.00/2)-2×7.00×tg(45-13.00/2)=20.25kN/m2
第2层土上部标高0.12m,下部标高-0.32m
Ea2上=(16.00×3.10+17.50×0.00)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)=23.82kN/m2
Ea2下=(16.00×3.10+17.50×0.44)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)=30.87kN/m2
第3层土上部标高-0.32m,下部标高-4.28m
Ea3上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×0.00)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=30.88kN/m2
Ea3下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×3.96)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=94.36kN/m2
第4层土上部标高-4.28m,下部标高-4.38m
Ea4上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×3.96)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=94.37kN/m2
Ea4下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×3.96)×tg2(45-2.50/2)-2×11.30×tg(45-2.50/2)
=94.37kN/m2
第5层土上部标高-4.38m,下部标高-5.28m
Ea5上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×3.96)×tg2(45-0.40/2)-2×3.90×tg(45-0.40/2)
=117.08kN/m2
Ea5下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×3.96)×tg2(45-0.40/2)-2×3.90×tg(45-0.40/2)
=117.08kN/m2
第6层土上部标高-5.28m,下部标高-6.18m
Ea6上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×3.96)×tg2(45-0.40/2)-2×3.90×tg(45-0.40/2)
=117.08kN/m2
Ea6下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×3.96)×tg2(45-0.40/2)-2×3.90×tg(45-0.40/2)
=117.08kN/m2
第7层土上部标高-6.18m,下部标高-10.38m
Ea7上=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×3.96)×tg2(45-9.30/2)-2×23.70×tg(45-9.30/2)
=51.09kN/m2
Ea7下=(16.00×3.10+17.50×0.44+17.50×3.96)×tg2(45-9.30/2)-2×23.70×tg(45-9.30/2)
=51.09kN/m2
2.作用在桩(墙)的被动土压力分布:
第4层土上部标高-4.28m,下部标高-4.38m
Ep4上=(17.50×0.00)×tg2(45+2.50/2)+2×11.30×tg(45+2.50/2)=23.61kN/m2
Ep4下=(17.50×0.10)×tg2(45+2.50/2)+2×11.30×tg(45+2.50/2)=25.54kN/m2
第5层土上部标高-4.38m,下部标高-5.28m
Ep5上=(1
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