钢板桩支护结构计算.doc

排桩(地下连续墙)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 1 4.50 19.00 10.00 13.00 3080 水土合算 细砂 2 5.40 19.20 27.30 25.70 13370 水土合算 细砂 3 7.00 19.00 16.00 27.00 13480 水土合算 细砂 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-1.80m，基坑内侧水标高-10.30m。 2.基本计算参数： 地面标高0.00m，基坑坑底标高-11.25m， 支撑分别设置在标高-1.90m、-6.10m处， 计算标高分别为-2.40m、-6.60m、-11.25m处。 侧壁重要性系数1.00。 桩墙顶标高-1.80m， 桩墙嵌入深度1.95m， 桩墙计算宽度1.00m。 桩墙顶标高以上放坡级数为1级坡。 序号 坡高m 坡宽m 坡角 平台宽m 1 1.80 0.00 45.00 3.00 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 将桩顶标高以上的土压力转换为均布荷载： Q=19.001.80=34.20kN/m2 一、第一阶段,挖土深2.40m，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-1.80m，下部标高-2.40m Ea1上 = (19.000.00+34.20)tg2(45-13.00/2)-210.00tg(45-13.00/2) = 5.73kN/m2 Ea1下 = (19.000.60+34.20)tg2(45-13.00/2)-210.00tg(45-13.00/2) = 12.93kN/m2 第2层土上部标高-2.40m，下部标高-4.50m Ea2上 = (19.000.60+34.20)tg2(45-13.00/2)-210.00tg(45-13.00/2) = 12.93kN/m2 Ea2下 = (19.000.60+34.20)tg2(45-13.00/2)-210.00tg(45-13.00/2) = 12.93kN/m2 2.作用在桩(墙)的被动土压力分布： 第2层土上部标高-2.40m，下部标高-4.50m Ep2上 = (19.000.00)tg2(45+13.00/2)+210.00tg(45+13.00/2) = 25.15kN/m2 Ep2下 = (19.002.10)tg2(45+13.00/2)+210.00tg(45+13.00/2) = 88.23kN/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 = (88.23-25.15)-(12.93-12.93)/2.10=30.03kN/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 = (5.73+12.93)0.60/2.0 = 5.59kN/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 = 5.730.60(0.00+0.60/2.0)+(12.93-5.73)0.60/2.0(0.00+0.60/3.0) = 1.46kN.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 = 1.46/5.59 = 0.26m 根据规范4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为1.10m 考虑到规范的要求当桩埋深小于0.3倍的基坑深度时,桩埋深取0.3倍基坑深度： L = 0.60+0.32.40=1.32m 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-8.95m处； 最大负弯矩Mdmax= -2.46kN.m/m，发生在标高-2.74m处。 考虑到桩(墙)的计算宽度为1.00m 最大正弯矩Mumax=1.000.00=0.00kN.m，发生在标高-8.95m处； 最大负弯矩Mdmax=1.00-2.46=-2.46kN.m，发生在标高-2.74m处； 二、第二阶段,挖土深6.60m，支撑分别设置在标高-1.90m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-1.80m，下部标高-4.50m Ea1上 = (19.000.00+34.20)tg2(45-13.00/2)-210.00tg(45-13.00/2) = 5.73kN/m2 Ea1下 = (19.002.70+34.20)tg2(45-13.00/2)-210.00tg(45-13.00/2) = 38.19kN/m2 第2层土上部标高-4.50m，下部标高-6.60m Ea2上 = (19.002.70+19.200.00+34.20)tg2(45-25.70/2)-227.30tg(45-25.70/2) = -0.54kN/m2(取0.0) Ea2下 = (19.002.70+19.202.10+34.20)tg2(45-25.70/2)-227.30tg(45-25.70/2) = 15.38kN/m2 第3层土上部标高-6.60m，下部标高-9.90m Ea3上 = (19.002.70+19.202.10+34.20)tg2(45-25.70/2)-227.30tg(45-25.70/2) = 15.38kN/m2 Ea3下 = (19.002.70+19.202.10+34.20)tg2(45-25.70/2)-227.30tg(45-25.70/2) = 15.38kN/m2 2.作用在桩(墙)的被动土压力分布： 第3层土上部标高-6.60m，下部标高-9.90m Ep3上 = (19.200.00)tg2(45+25.70/2)+227.30tg(45+25.70/2) = 86.88kN/m2 Ep3下 = (19.203.30)tg2(45+25.70/2)+227.30tg(45+25.70/2) = 247.31kN/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 = (247.31-86.88)-(15.38-15.38)/3.30=48.60kN/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 = (5.73+38.19)2.70/2.0+ (0.00+15.38)2.10/2.0 = 75.43kN/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 = 5.732.70(2.10+2.70/2.0)+(38.19-5.73)2.70/2.0(2.10+2.70/3.0)+ (15.38-0.00)2.10/2.0(0.00+2.10/3.0) = 196.07kN.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 = 4.70m 第1层支撑反力： E1 = 196.07/4.70 = 41.72kN/m 假设支座D点的支撑反力： ED = 75.43-41.72 = 33.71kN/m 根据规范4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为6.80m 考虑到桩(墙)的计算宽度为1.00m E1=1.0041.72=41.72kN ED=1.0033.71=33.71kN 6.最大弯矩的计算： 而经过积分运算得到 最大正弯矩Mumax= 52.43kN.m/m，发生在标高-4.03m处； 最大负弯矩Mdmax= -7.23kN.m/m，发生在标高-6.99m处。 考虑到桩(墙)的计算宽度为1.00m 最大正弯矩Mumax=1.0052.43=52.43kN.m，发生在标高-4.03m处； 最大负弯矩Mdmax=1.00-7.23=-7.23kN.m，发生在标高-6.99m处； 三、第三阶段,挖土深11.25m，支撑分别设置在标高-1.90m、-6.10m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-1.80m，下部标高-4.50m Ea1上 = (19.000.00+34.20)tg2(45-13.00/2)-210.00tg(45-13.00/2) = 5.73kN/m2 Ea1下 = (19.002.70+34.20)tg2(45-13.00/2)-210.00tg(45-13.00/2) = 38.19kN/m2 第2层土上部标高-4.50m，下部标高-9.90m Ea2上 = (19.002.70+19.200.00+34.20)tg2(45-25.70/2)-227.30tg(45-25.70/2) = -0.54kN/m2(取0.0) Ea2下 = (19.002.70+19.205.40+34.20)tg2(45-25.70/2)-227.30tg(45-25.70/2) = 40.41kN/m2 第3层土上部标高-9.90m，下部标高-11.25m Ea3上 = (19.002.70+19.205.40+19.000.00+34.20)tg2(45-27.00/2)-216.00tg(45-27.00/2) = 51.43kN/m2 Ea3下 = (19.002.70+19.205.40+19.001.35+34.20)tg2(45-27.00/2)-216.00tg(45-27.00/2) = 61.06kN/m2 第4层土上部标高-11.25m，下部标高-16.90m Ea4上 = (19.002.70+19.205.40+19.001.35+34.20)tg2(45-27.00/2)-216.00tg(45-27.00/2) = 61.06kN/m2 Ea4下 = (19.002.70+19.205.40+19.001.35+34.20)tg2(45-27.00/2)-216.00tg(45-27.00/2) = 61.06kN/m2 2.作用在桩(墙)的被动土压力分布： 第4层土上部标高-11.25m，下部标高-16.90m Ep4上 = (19.000.00)tg2(45+27.00/2)+216.00tg(45+27.00/2) = 52.22kN/m2 Ep4下 = (19.005.65)tg2(45+27.00/2)+216.00tg(45+27.00/2) = 338.08kN/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 = (338.08-52.22)-(61.06-61.06)/5.65=50.59kN/m3 d = (61.06-52.22)/50.59 = 0.17m 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 = (5.73+38.19)2.70/2.0+ (0.00+40.41)5.40/2.0+ (51.43+61.06)1.35/2.0+ (61.06-52.22)0.17/2.0 = 245.12kN/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 = 5.732.70(6.92+2.70/2.0)+(38.19-5.73)2.70/2.0(6.92+2.70/3.0)+ (40.41-0.00)5.40/2.0(1.52+5.40/3.0)+ 51.431.35(0.17+1.35/2.0)+(61.06-51.43)1.35/2.0(0.17+1.35/3.0)+ (61.06-52.22)0.17/2.0(-5.48+5.65-0.17/3.0) = 896.84kN.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 = 41.72kN/m 第1层支撑到D点距离： a1 = 9.53m 第2层支撑到D点距离： a2 = 5.33m 第2层支撑反力： E2 = (896.84-41.729.53)/5.33 = 93.78kN/m 假设支座D点的支撑反力： ED = 245.12-41.72-93.78 = 109.62kN/m 根据规范4.1.1条得到桩(墙)需要的总长度为14.30m 考虑到桩(墙)的计算宽度为1.00m E1=1.