拉森钢板桩设计计算书.docx
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拉森钢板桩设计计算书
拉森钢板桩设计计算书
(1)钢板桩的设置位置要符合设计要求,便于基础施工,即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。
(2)基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐,避免不规则的转角,以便标准钢板桩的利用和支撑设置。
各周边尺寸尽量符合板桩模数。
(3)整个基础施工期间,在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中,严禁碰撞支撑,禁止任意拆除支撑,禁止在支撑上任意切割、电焊,也不应在支撑上搁置重物。
差的钢板桩应尽量不用。
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弹性法土压力模型:
经典法土压力模型:
层号
土类名称
水土
水压力
主动土压力
被动土压力
被动土压力
调整系数
调整系数
调整系数
最大值(kPa)
1
杂填土
合算
1.000
1.000
1.800
10000.000
2
圆砾
合算
1.000
1.000
1.800
10000.000
3
中砂
合算
1.000
1.000
1.800
10000.000
4
粘性土
分算
1.000
1.000
1.800
10000.000
----------------------------------------------------------------------
[工况信息]
----------------------------------------------------------------------
工况
工况
深度
支锚
号
类型
(m)
道号
1
开挖
2.500
---
2
加撑
---
1.内撑
3
开挖
5.500
---
4
加撑
---
2.内撑
5
开挖
7.400
---
----------------------------------------------------------------------
[设计结果]
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[结构计算]
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各工况:
内力包络图:
2、拉森钢板桩型号的选择与验算
由上节弯矩图可见钢板桩桩身最大弯矩标准值为Mmax=346.62kN·m。
选取SP-Ⅳ型号的拉森钢板桩,每延米W=2270cm3。
由《钢结构设计规范》3.4.1条知钢板桩的强度设计值为215N/mm2,安全系数取2。
由于地下水较丰富,所以采用双层拉森钢板桩,每延米W=4540cm3。
考虑两层钢板桩的折减系数为0.8。
则桩身最大应力为:
由于76.35MPa<215×0.5×0.8=86MPa,所以满足要求!
拉森钢板桩技术参数表
型号
尺寸规格
单根钢板桩
单根每米壁宽
Dimensions
Perplie
Per1mofpilewallwidth
Type
宽度/w
高度/h
厚度/t
截面积
理论重量
惯性矩
截面模数
截面积
理论重量
惯性矩
截面模数
mm
mm
mm
cm2
Kg/m
cm4
cm3
cm2/m
Kg/m2
cm4/m
cm4/m
SP-Ⅱ
400
100
10.5
61.18
48
1240
152
153
120
8740
874
SP-Ⅲ
400
125
13
76.42
60
2220
223
191
150
16800
1340
SP-Ⅳ
400
170
15.5
96.99
76.1
4670
362
242.5
190
38600
2270
SP-ⅤL
500
200
24.3
133.8
105
7960
520
267.6
210
6300
3150
SP-ⅥL
500
225
27.6
153
120
11400
680
306
240
8600
3820
SP-ⅡW
600
130
10.3
78.7
61.8
2110
203
131.2
103
13000
1000
SP-ⅢW
600
180
13.4
103.9
81.6
5220
376
173.2
136
32400
1800
SP-ⅣW
600
210
18
135.3
106
8630
539
225.5
177
56700
2700
3、钢支撑及围檩内力的计算
第一道钢支撑及围檩采用单层形式,第二道钢支撑及围檩均采用双拼形式。
对钢支撑进行平面布置,布置时考虑到钢管桩的操作空间。
见下图:
钢支撑平面布置图
利用结构力学求解器求解钢支撑及围檩的内力。
计算简图(m、kN/m)
M图(kN·m)
V图(kN)
N图(kN)
4、水平对撑及水平斜撑的验算
由于计算方法采用的是极限平衡方法,所以要将支撑反力增加85%,故水平对撑承受的最大轴力设计值为:
N=1.85×1.2×238.98=530.54kN。
设计时应该考虑支撑自重及在支撑中心作用10kN的竖向偶然荷载(偶然荷载可按照突加荷载计算,弯矩放大系数取2);荷载分项系数:
钢材自重=1.4,活载=1.6;有效长度系数=1.0。
计算长度取l=7.76m,选择莱钢生产的Q235国标H型钢400×400×13×21mm,A=219.5cm2,g=172kg/m,Wx=3340cm3,Wy=1120cm3,ix=17.5cm,iy=10.1cm,[f]=205MPa。
λy=l/iy=76.83,查表得φ=0.71。
水平对撑按偏心受压构件计算。
杆件弯矩除由竖向荷载产生的弯矩外,尚应考虑轴向力对杆件的附加弯矩,附加弯矩可按轴向力乘以初始偏心距确定。
偏心距按实际情况确定,且对钢支撑不小于40mm,一般取10%截面深度(且不宜小于支撑计算长度的1/1000),此处取40mm。
由以上可知:
水平对撑跨中弯矩最大
My=530.54×0.04+1.6×5×3.88×2+1.4×1/8×1.72×7.762
=101.43kN·m
验算弯矩作用平面内的稳定性:
N——所计算构件段范围内的轴心压力,N=530.54kN;
——参数,
;
φy——弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数,φy=0.71;
My——所计算构件段范围内的最大弯矩,My=101.43kN·m;
γy——与截面模量相应的截面塑性发展系数,对于H型截面γy=1.2;
Wy——在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量,Wy=1120cm3;
βmy——等效弯矩系数,有端弯矩和横向荷载同时作用时,使构件产生同向
考虑到双拼支撑的下道支撑承受的力较大,故考虑20%的放大系数。
由于110.0×1.2=132.0N/mm2<205N/mm2,故满足要求!
水平斜撑与水平对撑采用同一种截面形式,斜撑的力较小,故不必重复计算!
5、型钢围檩的验算
莱钢生产的Q235国标H型钢400×400×13×21mm,A=219.5cm2,g=172kg/m,Wx=3340cm3,Wy=1120cm3,ix=17.5cm,iy=10.1cm,[f]=205MPa。
计算长度取3.5m,λx=l/ix=20,查表得φx=0.97;
由内力图可知围檩内力设计值为:
Mx=1.85×1.2×137.79=305.9kN·m;N=1.85×1.2×317.52=704.9kN
验算弯矩作用平面内的稳定性:
N——所计算构件段范围内的轴心压力,N=704.9kN;
——参数,
;
φx——弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数,φx=0.97;
Mx——所计算构件段范围内的最大弯矩,Mx=305.9kN·m;
γx——与截面模量相应的截面塑性发展系数,对于H型截面γx=1.05;
W1x——在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量,W1x=3340cm3;
βmx——等效弯矩系数,有端弯矩和横向荷载同时作用时,使构件产生同向
考虑到双拼支撑的下道支撑承受的力较大,故考虑20%的放大系数。
由于120.82×1.2=145.0N/mm2<205N/mm2,满足要求!
由于钢板桩紧贴在围檩翼缘上,故可不必对平面外稳定性进行计算。
围檩角部应力明显比中间部位的小,采取构造措施,焊接两道三角形钢板即可,不必重复计算!
6、牛腿的验算
牛腿采用莱钢生产的国标300的槽钢,牛腿在围檩下承受两道围檩以及支撑的自重荷载,设置在每个水平支撑与围檩连接节点下方。
一圈围檩及支撑自重为:
q=(19.46×2+7.76×2+4×7.76+2×4.9+5.8+5.3+10)×172×10×2=369.4kN
牛腿与钢板桩采用角焊缝为6mm的围焊形式,一圈围檩及支撑需要的焊缝长度为:
l=369.4×1000/(0.7×6×160)=550mm
所以牛腿的设置满足要求!
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