地铁车站计算书.doc

一 设计依据二 设计说明2.1 工程概况2.2 环境条件2.3 地质概况2.3.1 地形地貌2.3.2 岩土分层及其特性2.3.3 水文及工程地质2.3.4 场地抗震设防附岩土物理力学参数表2.4 基坑支护形式 2.5 基坑计算本工程围护结构主要采用理正软件进行设计计算，并利用岩土工程有限元分析程序plaxis对终点里程端头井基坑开挖过程进行模拟，作为对理正软件计算结果进行补充和验证。钻孔灌注桩作临时结构考虑，即：开挖施工期间，钻孔灌注桩作为围护结构，承受全部的水土压力及地面超载。使用阶段不考虑钻孔灌注桩的作用。理正深基坑软件模拟了施工过程，遵循“先变位，后支撑”的原则，在计算中计入结构的先期位移值及支撑变形，应用基于弹性理论的进行围护结构计算，岩土体对围护结构侧向作用力采用朗肯土压力理论计算，土体与结构相互作用采用一系列仅受压弹簧进行模拟（温克尔地基梁计算模型），最终的位移及内力值为各阶段累加值。Plaxis为基于有限元理论的岩土专业分析程序，能较为真实地反映基坑开挖过程中岩土及结构物的应力变形发展，将终点里程处端头井简化为平面应变模型，利用地下水渗流分析功能对基坑开挖降水过程进行模拟，同时输出“半截桩”支护的变形与内力。抗震分析采用地震系数法进行横向抗震分析。经计算地震作用对结构影响较小，故在设计中仅采用相应的构造措施来提高整体的抗震能力。2.5.1 湘府路终点里程端头井围护结构计算计算所用地质资料取自地质勘查文件，钻孔编号为JZ-10-湘府路补10。2.5.1.1 支护方案排桩（钻孔灌注桩）支护2.5.1.2 设计信息 1.基坑概况参数内力计算方法增量法规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级一级基坑侧壁重要性系数01.10基坑深度H(m)22.650嵌固深度(m)6.000桩顶标高(m)0.000桩截面类型圆形 桩直径(m)1.000桩间距(m)1.150混凝土强度等级C35有无冠梁 有 冠梁宽度(m) 1.400 冠梁高度(m) 1.000 水平侧向刚度(MN/m) 75.031放坡级数 0超载个数 1支护结构上的水平集中力02.超载信息 超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号 (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.000-3.土层信息土层数 7坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)24.000外侧水位深度(m)0.000内侧水位是否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离(m)1.000弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法4.土层参数层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1杂填土1.4017.07.02.008.002粉土4.4020.210.217.5014.503粘性土3.4020.310.338.5320.264圆砾0.8020.010.00.0030.005强风化岩0.9020.010.05.0035.006强风化岩9.1021.011.02.0040.007微风化岩10.9022.012.02.0045.00层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (kPa)116.02.008.00分算m法0.68-265.017.5014.50分算m法4.51-380.038.5320.26分算m法10.04-4150.00.0030.00分算m法15.00-5200.06.0033.00分算m法21.60-6250.02.0040.00分算m法28.20-7120.02.0045.00合算m法36.20-5.支锚信息支锚道数6支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号 (m)(m)()(m)长度(m)1内撑8.0000.500-2内撑8.0005.700-3内撑2.5004.500-4内撑2.5001.500-5内撑2.5002.500-6内撑2.5003.500-支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数10.003101.00-220-20160000.001.0020.003101.00-418-20160000.001.0030.00755.00-616-6140330.001.0040.00755.00-15-6140330.001.0050.00755.00-814-6140330.001.0060.00755.00-1013-6140330.001.006.土压力模型及系数调整弹性法土压力模型: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杂填土分算1.0001.0001.00010000.0002粉土分算1.0001.0001.00010000.0003粘性土分算1.0001.0001.00010000.0004圆砾分算1.0001.0001.00010000.0005强风化岩分算1.0001.0001.00010000.0006强风化岩分算1.0001.0001.00010000.0007微风化岩合算1.0001.0001.00010000.0007.工况信息 工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.000-2加撑-1.内撑3开挖6.700-4加撑-2.内撑5开挖11.200-6加撑-3.内撑7开挖15.200-8加撑-5.内撑9开挖18.700-10加撑-6.内撑11开挖22.650-12刚性铰21.950-13拆撑-6.内撑14拆撑-5.内撑15加撑-4.内撑16拆撑-3.内撑17刚性铰9.450-18拆撑-2.内撑19刚性铰1.900-20拆撑-1.内撑2.5.1.3 各工况内力计算结果 各工况：内力位移包络图：2.5.1.4 整体稳定性计算计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法条分法中的土条宽度: 0.40m滑裂面数据整体稳定安全系数 Ks = 2147.366圆弧半径(m) R = 78.729圆心坐标X(m) X = 13.449圆心坐标Y(m) Y = 71.7382.5.1.5 抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数:Mp被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。Ma主动土压力对桩底的倾覆弯矩。注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 工况1： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 0.000 - 2 内撑 0.000 - 3 内撑 0.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 0.000 - 6 内撑 0.000 - Ks = 27.247 = 1.200, 满足规范要求。 工况2： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 2520000.000 - 2 内撑 0.000 - 3 内撑 0.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 0.000 - 6 内撑 0.000 - Ks = 8568.638 = 1.200, 满足规范要求。 工况3： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 2520000.000 - 2 内撑 0.000 - 3 内撑 0.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 0.000 - 6 内撑 0.000 - Ks = 2755.220 = 1.200, 满足规范要求。 工况4： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 2520000.000 - 2 内撑 2520000.000 - 3 内撑 0.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 0.000 - 6 内撑 0.000 - Ks = 4948.164 = 1.200, 满足规范要求。 工况5： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 2520000.000 - 2 内撑 2520000.000 - 3 内撑 0.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 0.000 - 6 内撑 0.000 - Ks = 3737.239 = 1.200, 满足规范要求。 工况6： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 2520000.000 - 2 内撑 2520000.000 - 3 内撑 2456132.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 0.000 - 6 内撑 0.000 - Ks = 5028.558 = 1.200, 满足规范要求。 工况7： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 2520000.000 - 2 内撑 2520000.000 - 3 内撑 2456132.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 0.000 - 6 内撑 0.000 - Ks = 4495.978 = 1.200, 满足规范要求。 工况8： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 2520000.000 - 2 内撑 2520000.000 - 3 内撑 2456132.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 2456132.000 - 6 内撑 0.000 - Ks = 5393.449 = 1.200, 满足规范要求。 工况9： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 2520000.000 - 2 内撑 2520000.000 - 3 内撑 2456132.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 2456132.000 - 6 内撑 0.000 - Ks = 5195.773 = 1.200, 满足规范要求。 工况10： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 2520000.000 - 2 内撑 2520000.000 - 3 内撑 2456132.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 2456132.000 - 6 内撑 2456132.000 - Ks = 5843.507 = 1.200, 满足规范要求。 工况11： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m) 1 内撑 2520000.000 - 2 内撑 2520000.000 - 3 内撑 2456132.000 - 4 内撑 0.000 - 5 内撑 2456132.000 - 6 内撑 2456132.000 - Ks = 5774.777 = 1.200, 满足规范要求。 工况12工况20： 已存在刚性铰，不计算抗倾覆。 - 安全系数最小的工况号：工况1。 最小安全Ks = 27.247 = 1.200, 满足规范要求。2.5.1.6 抗隆起验算Prandtl(普朗德尔)公式(Ks = 1.11.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 29.283 = 1.1, 满足规范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks = 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):Ks = 37.624 = 1.15, 满足规范要求。 隆起量的计算 注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理!式中基坑底面向上位移(mm);n从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;ri第i层土的重度(kN/m3)； 地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3);hi第i层土的厚度(m);q基坑顶面的地面超载(kPa);D桩(墙)的嵌入长度(m);H基坑的开挖深度(m);c桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa);桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);r桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3); = 0(mm)2.5.1.7 嵌固深度计算嵌固深度计算参数：抗渗嵌固系数1.200整体稳定分项系数1.300圆弧滑动简单条分法嵌固系数1.100嵌固深度考虑支撑作用嵌固深度计算过程： 按建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度： 圆心(-8.207，14.615)，半径=17.200m，对应的安全系数Ks = 1.302 1.300 嵌固深度计算值 h0 = 0.500m 嵌固深度设计值 hd = 0h0 = 1.1001.1000.500 = 0.605m 嵌固深度采用值 hd = 6.000m 当前嵌固深度为：0.605m。 依据建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99, 多点支护结构嵌固深度设计值小于0.2h时，宜取hd = 0.2h。 嵌固深度取为：4.530m。2.5.1.8 钻孔灌注桩配筋计算 1.钻孔灌注桩设计信息混凝土的强度等级：C35 轴心抗压强度设计值 fc 16.72N/mm钢筋抗拉强度设计值 fy 300N/mm 抗压强度设计值 fy 300N/mm弹性模量 Es 200000N/mm 相对界限受压区高度 b 0.550圆形截面 截面的直径 d 1000mm纵筋的混凝土保护层厚度 c 70mm 全部纵筋最小配筋率 min 0.60%2.内力设计值根据理正深基坑软件计算结果：加强区弯矩设计值M=1.25*1968.04=2460kN*m，非加强区弯矩设计M=1.25*900=1125kN*m。加密区剪力设计值 V 1.25*1118.18=1397kN，非加密区剪力设计值 V 1.25*600=750kN3.加强段计算结果（利用MorGain计算）3.1 轴心受压构件验算（不考虑间接钢筋的影响） 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 Lo/b MaxLox/bx, Loy/by Max28450/866, 28450/866 Max32.9, 32.9 32.9 1 / 1 + 0.002 * (Lo/b - 8) 2 0.447圆形截面面积 A * d 2 / 4 *10002/4 785398 mm2轴压比 Uc N / (fc * A) 1/(16.72*785398) 0纵向钢筋最小截面面积全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min A * min 785398*0.60% 4712 mm2全部纵向钢筋的截面面积 As 按下式求得： N 0.9 * * (fc * A + fy * As) （混凝土规范式 7.3.1） As N / (0.9 * ) - fc * A / (fy - fc) 1/(0.9*0.447)-16.72*785398/(300-16.72) -46356 mm2 As,min 4712 mm2，取 As As,min3.2正截面偏心受压承载力计算初始偏心距 ei附加偏心距 ea Max20, h/30 Max20, 33 33mm轴向压力对截面重心的偏心距：eo M / N 2460000000/1 2460000000mm初始偏心距 ei eo + ea 2460000000+33 2460000033mm偏心距增大系数 1 0.5 * fc * A / N 0.5*16.72*785398/1 6565928.56 1.0， 取 1 1.0 2 1.15 - 0.01 * Lo / h 1.15-0.01*28450/1000 0.87 1 + (Lo / h) 2 * 1 * 2 / (1400 * ei / ho) 1+(28450/1000)2*1*0.87/(1400*2460000033/920) 1全部纵向钢筋的截面面积 As 由混凝土规范中的下列公式求得： N * 1 * fc * A * 1 - Sin(2 * * ) / (2 * * ) + ( - t) * fy * As （7.3.8-1） N * * ei 2 * 1 * fc * A * r * Sin( * ) 3 / / 3 + fy * As * rs * Sin( * ) + Sin( * t) / （7.3.8-2） 将公式（7.3.8-2）中的 As 代入公式（7.3.8-1），解方程得： 0.313 t 1.25 - 2 * 1.5-2*0.313 0.624 As N - *1*fc*A*(1-Sin2/2/)/(-t)/fy 1-0.313*1*16.72*785398*(1-Sin1.968/1.968)/(0.313-0.624)/300 23478mm24.非加强段计算结果（利用MorGain计算）4.1轴心受压构件验算（不考虑间接钢筋的影响）钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 Lo/b MaxLox/bx, Loy/by Max28450/866, 28450/866 Max32.9, 32.9 32.9 1 / 1 + 0.002 * (Lo/b - 8) 2 0.447圆形截面面积 A * d 2 / 4 *10002/4 785398 mm2轴压比 Uc N / (fc * A) 1/(16.72*785398) 0纵向钢筋最小截面面积全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min A * min 785398*0.60% 4712 mm2全部纵向钢筋的截面面积 As 按下式求得： N 0.9 * * (fc * A + fy * As) （混凝土规范式 7.3.1） As N / (0.9 * ) - fc * A / (fy - fc) 1/(0.9*0.447)-16.72*785398/(300-16.72) -46356 mm2 As,min 4712 mm2，取 As As,min4.2正截面偏心受压承载力计算初始偏心距 ei 附加偏心距 ea Max20, h/30 Max20, 33 33mm 轴向压力对截面重心的偏心距：eo M / N 1125000000/1 1125000000mm 初始偏心距 ei eo + ea 1125000000+33 1125000033mm偏心距增大系数 1 0.5 * fc * A / N 0.5*16.72*785398/1 6565928.56 1.0， 取 1 1.0 2 1.15 - 0.01 * Lo / h 1.15-0.01*28450/1000 0.87 1 + (Lo / h) 2 * 1 * 2 / (1400 * ei / ho) 1+(28450/1000)2*1*0.87/(1400*1125000033/920) 1全部纵向钢筋的截面面积 As 由混凝土规范中的下列公式求得： N * 1 * fc * A * 1 - Sin(2 * * ) / (2 * * ) + ( - t) * fy * As （7.3.8-1） N * * ei 2 * 1 * fc * A * r * Sin( * ) 3 / / 3 + fy * As * rs * Sin( * ) + Sin( * t) / （7.3.8-2） 将公式（7.3.8-2）中的 As 代入公式（7.3.8-1），解方程得： 0.262 t 1.25 - 2 * 1.5-2*0.262 0.727 As N - *1*fc*A*(1-Sin2/2/)/(-t)/fy 1-0.262*1*16.72*785398*(1-Sin1.644/1.644)/(0.262-0.727)/300 9675mm2 5.斜截面抗剪承载力计算5.1加密区计算0.7 * ft * b * ho 0.7*1.57*880*714 692541N V 1397000N当 V 0.7 * ft * b * ho、 500 H 800mm 构造要求： 箍筋最小直径 Dmin 6mm，箍筋最大间距 Smax 250mm 最小配箍面积 Asv,min (0.24 * ft / fyv) * b * S (0.24*1.57/210)*880*80 127 mm2矩形受弯构件，其受剪截面应符合下式条件： 当 ho / b 4 时，V 0.25 * c * fc * b * ho （混凝土规范 7.5.11） 0.25 * c * fc * b * ho 0.25*1*16.72*880*714 2626378N V 1397000N，满足要求。矩形截面的一般受弯构件，其斜截面受剪承载力按下列公式计算： V 0.7 * ft * b * ho + 1.25 * fyv * Asv / S * ho （混凝土规范 7.5.42） Asv (V - 0.7 * ft * b * ho) * S / (1.25 * Fyv * ho) (1397000-0.7*1.57*880*714)*80/(1.25*210*714) 301mm25.2非加密区计算0.7 * ft * b * ho 0.7*1.57*880*714 692541N V 750000N当 V 0.7 * ft * b * ho、 500 H 800mm 构造要求： 箍筋最小直径 Dmin 6mm，箍筋最大间距 Smax 250mm 最小配箍面积 Asv,min (0.24 * ft / fyv) * b * S (0.24*1.57/210)*880*250 396 mm2矩形受弯构件，其受剪截面应符合下式条件： 当 ho / b 4 时，V 0.25 * c * fc * b * ho （混凝土规范 7.5.11） 0.25 * c * fc * b * ho 0.25*1*16.72*880*714 2626378N V 750000N，满足要求。矩形截面的一般受弯构件，其斜截面受剪承载力按下列公式计算： V 0.7 * ft * b * ho + 1.25 * fyv * Asv / S * ho （混凝土规范 7.5.42） Asv (V - 0.7 * ft * b * ho) * S / (1.25 * Fyv * ho) (750000-0.7*1.57*880*714)*250/(1.25*210*714) 77 mm26.配筋说明 B型钻孔灌注桩加强段为桩顶之下6m24m，配置30D32,非加强段配置15D32; 配置螺旋箍筋d1480/250，其中加密区为主体楼板附近上下各2m范围内，间距为80mm，其余为非加密区，箍筋间距为250mm。2.5.1.9 第一道混凝土撑计算1.ZC1计算（1）混凝土支撑设计信息 构件的计算长度 L 12m 矩形截面 截面宽度 b 800mm 截面高度 h 800mm采用对称配筋，即：As As混凝土的强度等级：C30 轴心抗压强度设计值 fc 14.33N/mm钢筋抗拉强度设计值 fy 300N/mm 抗压强度设计值 fy 300N/mm弹性模量 Es 200000N/mm 相对界限受压区高度 b 0.550纵筋的混凝土保护层厚度 c 35mm 全部纵筋最小配筋率 min 0.25%(2)内力设计值根据理正软件计算结果，第一道混凝土支撑各工况中最大轴力为1107.25kN，(3)计算结果1)轴心受压构件验算钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 Lo/b MaxLox/bx, Loy/by Max12000/800, 12000/800 Max15, 15 15 1 / 1 + 0.002 * (Lo/b - 8) 2 0.911矩形截面面积 A b * h 800*800 640000 mm2 轴压比 Uc N / (fc * A) 1384000/(14.33*640000) 0.15纵向钢筋最小截面面积 全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min A * min 640000*0.25% 1600mm2 一侧纵向钢筋的最小截面面积 As1,min A * 0.20% 640000*0.20% 1280mm2 全部纵向钢筋的截面面积 As 按下式求得： N 0.9 * * (fc * A + fy * As) （混凝土规范式 7.3.1） As N / (0.9 * ) - fc * A / (fy - fc) 1384000/(0.9*0.911)-14.33*640000/(300-14.33) -26197 mm2 As,min 1600 mm2，取 As As,min2)在 Mx 作用下正截面偏心受压承载力计算初始偏心距 ei 附加偏心距 ea Max20, h/30 Max20, 27 27mm 轴向压力对截面重心的偏心距：eo M / N 288000000/1384000 208mm 初始偏心距 ei eo + ea 208+27 235mm偏心距增大系数 1 0.5 * fc * A / N 0.5*14.33*640000/1384000 3.31 1.0， 取 1 1.0 2 1.15 - 0.01 * Lo / h 1.15-0.01*12000/800 1 1 + (Lo / h) 2 * 1 * 2 / (1400 * ei / ho) 1+(12000/800)2*1*1/(1400*235/755) 1.52轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离： e * ei + h / 2 - a 1.52*235+800/2-45 711mm混凝土受压区高度 x 由下列公式求得： N 1 * fc * b * x + fy * As - s * As （混凝土规范式 7.3.4-1） 当采用对称配筋时，可令 fy * As s * As，代入上式可得： x N / (1 * fc * b) 1384000/(1*14.33*800) 121mm b * ho 415mm，属于大偏心受压构件当 x 2a 时，受压区纵筋面积 As 按混凝土规范式 7.3.4-2 求得： N * e 1 * fc * b * x * (ho - x / 2) + fy * As * (ho - as) Asx N * e - 1 * fc * b * x * (ho - x / 2) / fy * (ho - as) 1384000*711-1*14.33*800*121*(755-121/2)/300*(755-45) 107 mm2 As1,min 1280 mm2，取 Asx 1280 mm23)抗剪承载力验算 0.7 * ft * b * ho 0.7*1.43*800*760 609838N V 120000N当 V 0.7 * ft * b * ho、 500 H 800mm 构造要求： 箍筋最小直径 Dmin 6mm，箍筋最大间距 Smax 350mm Dmin、Smax 的配箍面积 Asv# Dmin 2 * / 4 * S / Smax 20mm 最小配箍面积 Asv,min 20 mm2(4)配筋说明纵向受力钢筋对称配置6D20箍筋采用d12300（四肢）,双向配置腰筋采用5D18 2.ZC3计算（1）混凝土支撑设计信息 构件的计算长度 L 20m,其余信息同ZC1。(2)内力设计值根据理正软件计算结果，第一道混凝土支撑各工况中最大轴力为1107.2