东莞虎门长堤路15m以下淤泥钢板桩支护计算全解

东莞虎门长堤路堤防工程钢板桩支护（淤泥深度15m以内）设计检算书1、 工程概况东莞虎门长堤路堤防工程基坑大部分位于河道边，对于淤泥深度在15m以内的地段分段开挖长度20m，宽9.5m，挡墙高度5.57.1m，采用拉森型钢板桩围堰。围檩采用双拼I36b工字钢，内支撑采用4268mm圆钢管。围堰处表面3m为素填土，其下为深度小于15m的淤泥质土。堤防工程防洪标准，50m一遇相应洪水水位高程为2.76m（珠基2.02m）一般常水位高程为2.2m（珠基1.42m）。2、 验算依据1）东莞市虎门镇长堤路市政工程施工图设计2）施工现场水文地质调查情况3）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）3、 工况分析及验算方法根据施工方案对施工过程的描述，可以看出整个开挖和钢板桩围堰的施工过程可以分成三种工况：1） 打入钢板桩后开挖2.5m2） 加内支撑3） 开挖5.5m至基底标高因钢板桩、围檩、钢管支撑均为循环重复使用。本检算书按基坑最深5.5m及基坑最大支护跨度9.5m来验算钢板桩、围檩及钢管支撑的结构内力情况。本检算书采用“理正深基坑支护结构设计软件”作为检算工具。4、 钢板桩支护相关材料计算参数列表钢板桩型号截面积A（cm2）惯性矩（cm4）抗弯截面模量（cm3/m）拉森型2362200钢管支撑型号截面积A（cm2）惯性矩（cm4）重量（kg/m）Q235(4268mm)105.122952.982.468围檩型号截面积A（cm2）截面矩（cm3）重量（kg/m）双I36b1671838131.25、 钢板桩围堰结构计算-钢板桩支护计算简图- 基本信息 -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基坑等级二级基坑侧壁重要性系数01.00基坑深度H(m)5.500嵌固深度(m)6.000墙顶标高(m)0.000连续墙类型钢板桩 每延米板桩截面面积A(cm2)236.00 每延米板桩壁惯性矩I(cm4)39600.00 每延米板桩抗弯模量W(cm3)2200.00有无冠梁无放坡级数 0超载个数 1支护结构上的水平集中力0- 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)120.0000.0005.0001.000- 附加水平力信息 -无- 土层信息 -土层数3坑内加固土否内侧降水最终深度(m)6.500外侧水位深度(m)6.500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)0.500弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法m法- 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素填土3.0017.7-12.008.002淤泥质土15.0018.59.521.807.803粘性土8.0019.010.2-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)116.0-m法5.50-220.021.807.80分算m法2.38-320.028.4010.80分算m法4.12- 支锚信息 -支锚道数1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4.2002.000-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10.00110.60-2-2200.001.00- 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素填土分算1.0001.0001.00010000.0002淤泥质土分算1.0001.0001.00010000.0003粘性土分算1.0001.0001.00010000.000- 工况信息 -工况号工况深度支锚类型(m)道号1开挖2.500-2加撑-1.内撑3开挖5.500- 结构计算 -各工况：内力位移包络图：地表沉降图：- 钢板桩抗弯强度验算 -比较各工况下支护剖面的内力包络图，钢板桩的最大弯矩值为120.67kNm。则：MPaMPa钢板桩的抗弯强度满足要求！- 钢管内支撑的强度验算 -钢管内支撑按照轴心受压杆件计算，比较各工况下支护剖面的土压力包络图的支撑反力输出结果，发现工况3中的支反力最大为360.25kN。D4268mm焊接钢管内支撑的计算长度为9.5m，截面积A=10510cm2，i=14.781cm，则：长细比，查表得，可得MPaMPa钢管内支撑强度满足要求！- 围檩的强度验算 -围檩采用双拼I36b工字钢，比较各工况下支护剖面的土压力包络图的支撑反力输出结果，发现工况3中的支反力最大为360.25kN。将围檩视为单跨简支梁进行计算，跨距为4.2m，围檩上的均布荷载为：kN，则：kNmMPaMPa钢围檩强度满足要求！- 整体稳定验算 -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 = 1.699圆弧半径(m) R = 8.835圆心坐标X(m) X = -1.920圆心坐标Y(m) Y = 2.525- 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 - Ks = 9.436 = 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 523.810 - Ks = 19.615 = 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 523.810 - Ks = 3.932 = 1.200, 满足规范要求。 - 安全系数最小的工况号：工况3。 最小安全Ks = 3.932 = 1.200, 满足规范要求。- 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 = 1.710 = 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 = 1.882 = 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); = 117(mm)- 承压水验算 -式中Pcz基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力(kN/m2); Pwy承压水层的水头压力(kN/m2); Ky抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。Ky = 96.50/30.00 = 3.21 = 1.05基坑底部土抗承压水头稳定!- 嵌固深度计算 -嵌固深度计算参数：嵌固深度系数1.200抗渗嵌固系数1.200嵌固深度计算过程： 按建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99单支点结构计算支点力和嵌固深度设计值hd： 1) 按ea1k = ep1k 确定出支护结构弯矩零点hc1 = 0.000 2) 支点力Tc1可按下式计算： hT1 = 3.500m Tc1 = 53.120 kN 3) hd按公式：hpEpj + Tc1(hT1+hd) - 0haEai=0确定 = 1.200 ， 0 = 1.000 hp = 2.512m，Epj = 562.535 kPa ha