地铁车站计算书

1、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232岩土分层及其特性233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

2、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

3、料取自地质勘查文件，钻孔编号为JZ-IV 10-湘府路补102.5.1.1 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 丫 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有无冠梁有卜冠梁宽度(m)1.400卜冠梁高度(m)1.000匚水平侧向刚度(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0支锚道数62.超载信息超载序号类型超载值

4、(kPa,kN/m)作用深度(m)作用宽度(m)距坑边距(m)形式长度(m)1m Jr A 4r Jr20.000-3. 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X弹性法计算方法m法4. 土层参数层号土类名称层厚(m)重度3(kN/m )浮重度3(kN/m )粘聚力(kPa)内摩擦角(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

5、.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 擦阻力(kPa)粘聚力 水下(kPa)内摩擦角 水下(度)水土计算方法m,c,K 值抗剪强度(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.

6、02.0045.00合算m法36.20-支锚道号支锚类型水平间距(m)竖向间距(m)入射角( )总长(m)锚固段长度(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.支锚信息支锚道数e5内撑2.5002.500-6内撑2.5003.500-矩賜布筑程支锚道号预加力(kN)支锚刚度(MN/m)锚固体直径(mm)工况号锚固力 调整系数材料抗力(kN)材料抗力 调整系数10.003101.0022011120160000.001.0020.003101.0041820160000.001.0030.00755.00-616-61

7、40330.001.0040.00755.00-15-6140330.001.0050.00755.00-814-6140330.001.0060.00755.00-10 13-6140330.001.006. 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 调整系数主动土压力 调整系数被动土压力 调整系数被动土压力最大值(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n1.0001.0001.00010000.0004圆砾分算1.0001.0001.00010000.00

8、05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.工况信息工况号工况类型深度(m)支锚道号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-

9、1.内撑2.5.1.3各工况内力计算结果各工况：皿 1 一-趙： iron)PM 1 ( 0.50r ；环3开挖（6.70 ）环 4 M P ( GFOm )环 5n ( 11.POr )环7开挖（n.FOr ）：!爲 RM 打(14.70n )頊 9n ( 1870r )乙.C btlKN/n)inn)155WN-n)(7062J)liKKN)(-583.88(55J.04)(-288.05A(266.04：(-JL7?(n.0Q环 10M 6 ( 1 R.?Or ；reMkn(0.00ilKN/n)(Y885A (266.04；w?WN-n)(70621)liKKN)(-583.88-(5

10、5J.04頊 1 卜-物（PP.65r ；頊IF加邮欲(P1.95r :环 13H 6 ( IR.POn )环 14H 5 ( 14.70“)15.W 4 ( 1P.P0n )辺 16 删 3 ( 10.70r ；頊 17( 9.45r ；辺 18 删 P ( R.POn )頊 19( 1.90n )内力位移包络图:-H 1 ( ri.cifih :咆络層5ii&J%p11 &h1IIL|HI血KitF=P=-1，-/J5/”*J前k.、气r11Litr=j-= 1.200,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)1内撑2520000.000-2内撑0

11、.0003内撑0.0004内撑0.0005内撑0.0006内撑0.000锚固力(kN/m)226292.94370937999.039K s 8305.204Ks = 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)1内撑2520000.000-2内撑0.0003内撑0.0004内撑0.0005内撑0.0006内撑0.000锚固力(kN/m)141751.55670937999.039225798202Ks = 2755.220 = 1.200,满足规范要求。工况4：锚固力(kN/m)注意：锚固力计算依据锚杆实际

12、锚固长度计算。 序号支锚类型材料抗力(kN/m)1内撑2520000.0002内撑25200003内撑0.0004内撑0.0005内撑0.0006内撑0.000141751.556127511998.558K s 二:25798.202Ks = 4948.164 = 1.200,满足规范要求。工况5:序号支锚类型材料抗力(kN/m)1内撑2520000.0002内撑2520000.0003内撑0.0004内撑0.0005内撑0.0006内撑0.000注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。83050.209127511998.558Ks 34141.521Ks = 3737.239 = 1.

13、200,满足规范要求。锚固力(kN/m)工况6：序号支锚类型材料抗力(kN/m)1内撑2520000.0002内撑2520000.0003内撑2456132.0004内撑0.0005内撑0.0006内撑0.000注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。83050.209171599567.490锚固力(kN/m)K s 34141.521Ks = 5028.558 = 1.200,满足规范要求。工况7：序号支锚类型材料抗力(kN/m)1内撑2520000.0002内撑2520000.0003内撑2456132.0004内撑0.0005内撑0.0006内撑0.000注意：锚固力计算依据锚杆实际

14、锚固长度计算。锚固力(kN/m)44738.211- 171599567.490K s =38177.301Ks = 4495.978 = 1.200,满足规范要求。Ks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 -44738.211205862608.42138177.301Ks = 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。

15、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 -20972.430205862608.421K s z39625.199Ks = 5195.773 = 1.200,满足规范要求。Ks工况10：Ks = 5843.507 = 1.200,满足规范要求。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

16、-6内撑2456132.000-注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。20972.430231529185.01039625.199工况11：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号123456支锚类型内撑内撑内撑内撑内撑内撑材料抗力（kN/m） 锚固力（kN/m）2520000000-2456132.000-0.000 -2456132000-4789.938231529185.010Ks 40094.005Ks = 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

17、：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）:1DNq eNcK s -/ H D 厂q旳2Nq = tan 45。e怦唧q 2Nq tan( 45 +45.0) ) 站曲45.000=134.8741N二 134.874 -1= 133.874tan 45.00022.0006.000134.874 2.000133.874Ks 二20.84122.650 6.00020.000K, = 29.283 = 1.1,满足

18、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）:IX_1DNq eNcK s -7 H Dq3-ocos 453 45.0003.142 tan 45.0004 2 eNq I= 173.28545.000cos 452Nq1N=( 173.285 -1 )=172.285tan 45.00022.000 6.000173.285 2.000172.28520.84122.650 6.00020.000K, = 37.624 = 1.15,满足规范要求。隆起量的计算0处理!注意：按以下公式计算的隆起量，

19、如果为负值，按n_0.58751D0.044. .0.54i h i q - 125匚 一 i 亠 6.37；ctan 036Hi 二 1式中 S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);_3_3地下水位以上取土的天然重度(kN/m );地下水位以下取土的饱和重度(kN/m );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);0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);-0.5-0.54

20、-87516.0_0.04 叮 465.120.0125！ 亠 6.3720.82.0tan 45.00 3622.6S = 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X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 h 0 = 0.500m嵌固深度设计值hd = a y 0hc=1.100X 1.100 X 0

21、.500=0.605m嵌固深度采用值 h d = 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Z = 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

22、小配筋率pmin = 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0Lo/b = MaxLox/bx, Loy/by = Max28450/866, 28450/866= Max32.9, 32.9=32.90 = 1

23、 / 1 + 0.002 * (Lo/b - 8) A 2= 0.447圆形截面面积 A = n* d a 2 / 4= n*1000A2/4= 785398 mm2轴压比 Uc = N / （fc * A） = 1/（16.72*785398）= 0纵向钢筋最小截面面积2全部纵向钢筋的最小截面面积As,min = A *pmi n= 785398*0.60% = 4712 mm全部纵向钢筋的截面面积As按下式求得：（混凝土规范式7.3.1 ）N 0.9 *0* (fc * A + fy * As)As = N / (0.9 *0) - fc * A / (fy - fc)=1/(0.9*0.

24、447)-16.72*785398/(300-16.72)=-46356 mm 2 1.0 ,=1+(28450/1000)A2*1*0.87/(1400*2460000033/920)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* aN a* a * fc * A * 1 - Sin(2 *n* a) / (2 *a-a) * fy * As(7.3.8-1 )N *n* eiw 2 *a1 * fc * A * r * Si n(n*a) a 3 /n/ 3+ fy * As * rs* S in(n*a) + Sin( n*ot) /n(7.3.8-2 )将公式（7.3.8

25、-2 ）中的As代入公式（7.3.8-1），解方程得：a = 0.313at = 1.25-2 *a = 1.5-2*0.313= 0.624As= N -a a1*fc*A*(1-Sin2n /2/ n a)/(a- ct)/fy=1-0.313*1*16.72*785398*(1-Si n1.968/1.968)/(0.313-0.624)/3002=23478mm4. 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0Lo/b = MaxLox/bx, Loy/by = Max28450/866,28450/86

26、6= Max32.9,32.9=32.90 = 1 / 1 + 0.002 * (Lo/b - 8) A 2= 0.447圆形截面面积 A = n* d a 2 / 4= n*1000A2/4= 785398 mm2轴压比 Uc = N / (fc * A) = 1/(16.72*785398)= 0纵向钢筋最小截面面积2全部纵向钢筋的最小截面面积As,min = A *pmi n= 785398*0.60% = 4712 mm全部纵向钢筋的截面面积As按下式求得：N 0.9 *0* (fc * A + fy * As)(混凝土规范式7.3.1 )As = N / (0.9 *0) - fc

27、* A / (fy - fc)=1/(0.9*0.447)-16.72*785398/(300-16.72)=-46356 mm 2 1.0 ,n = 1 + (Lo / h) a 2 *Z * Z / (1400 * ei / ho)=1.15-0.01*28450/1000= 0.87=1+（28450/1000）A2*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 w a* a * fc * A * 1 - Si n(2 * a-a) * fy * Asn* ei w 2 *+ fy * As * rs * Si

28、n( 将公式(7.3.8-2 )a = 1.25 - 2 *n*(7.3.8-1 ) a * fc * A * r * Sin(n*a) + Si n(a /(2 *n*n*中的As代入公式(7.3.8-1 )a = 1.5-2*0.262= 0.727n*aa a 3 /ot) /n，解方程得:n/ 3(7.3.8-2 ) a = 0.262As=N - a a*fc*A*(1-Sin2 n /2/ n a/(a- a)/fy=1-0.262*1*16.72*785398*(1-Si n1.644/1.644)/(0.262-0.727)/30029675mm5. 斜截面抗剪承载力计算5.1

29、加密区计算0.7 * ft * b * ho= 0.7*1.57*880*714= 692541N V V = 1397000N当 V 0.7 * ft * b * ho、500 V 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 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

30、0.7 * ft * b * ho、500 V H w 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*2502=396 mm矩形受弯构件，其受剪截面应符合下式条件：当 ho / b w 4 时，V w 0.25 *3c * fc * b * ho(混凝土规范 7.5.1 1)0.25 *3c * fc * b * ho = 0.25*1*16.72*880*714=2626378N V = 750000N，满足要求。

31、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 w 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)2=(750000-0.7*1.57*880*714)*250/(1.25*210*714)= 77 mm6. 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

32、距为250mm2.5.1.9 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 Z = 0.550纵筋的混凝土保护层厚度c = 35mm全部纵筋最小配筋率pmin = 0.25%(2) 内力设计值1 2 2M 设计=1.25ql 1.25* 0.1 * 2

33、5 * 0.8* 0.8* 12 =288 kN *m10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 ,N 设计=1.25* 1107.25 =1384 kN1V 设计=1.25 ql =1.25 * 0.5* 25* 0.8* 0.8* 12 = 120kN2(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0Lo/b = MaxLox/bx, Loy/by = Max12000/800, 12000/800= Max15, 15=150 = 1 / 1 + 0.002 * (Lo/b - 8) A 2= 0.911矩形截面面积 A = b

34、 * h = 800*800= 640000 mm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 *pmi n= 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% = 1280mnf全部纵向钢筋的截面面积As按下式求得：N 0.9 *0* (fc * A + fy * As)(混凝土规范式 7.3.1 )As = N / (0.9 *0) - fc * A / (fy - fc)=1

35、384000/(0.9*0.911)-14.33*640000/(300-14.33)=-26197 mm 2 1.0 ,取 z = 1.0z = 1.15 - 0.01 * Lo / h= 1.15-0.01*12000/800= 1n = 1 + (Lo / h) A 2 *Z * Z / (1400 * ei / ho)=1+(12000/800)人2*1*1心400*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 = n* 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 a * fc *

36、 b * x + fy * As -os * As(混凝土规范式 7.3.4-1 )当采用对称配筋时，可令fy * As = os * As，代入上式可得：x = N / ( a * fc * b) = 1384000/(1*14.33*800)= 121mm 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 V = 120000N当 VW 0.7 * ft * b * ho、500 v H 800mm 构造要求：箍筋最小直径 Dmin = 6mm,箍筋最大间距 Smax = 350mmDmin、Smax 的配箍面积 Asv# = Dmin a 2 *n/ 4 *

37、S / Smax = 20mm最小配箍面积 Asv,min = 20 mni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5D182. 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1 2 2M 设计=1.25 ql =1.25* 0.1 * 25 * 0.8* 0.8* 20=800 kN *m10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 ,N 设计=1.4141.25* 1107.21957 kN1V设计=1.25ql =1.25 * 0.5* 25* 0.8* 0.8* 20 =200 kN2(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0Lo/b = MaxLox/bx, Loy/by = Max20000/800, 20000/