悬臂支护结构设计计算书--钢板桩

1、悬臂支护结构设计计算书计算依据：1 、建筑基坑支护技术规程JGJ120-20122 、建筑施工计算手册江正荣编著3 、实用土木工程手册第三版杨文渊编著4 、施工现场设施安全设计计算手册谢建民编著5 、土力学与地基基础一、参数信息1、基本参数支护桩材料钢桩支护桩间距ba(m)0.001支护桩嵌入土深度l d(m)8.5基坑开挖深度h(m)4.5基坑外侧水位深度ha(m)0.7基坑内侧水位深度hp(m)6.8支护桩在坑底处的水平位移量u (mm)5地下水位面至坑底的土层厚度D1(m)0.5基坑内外的水头差 h(m)52、土层参数土层类型土厚度h(m)土重度T(kN/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角

2、$ (° )饱和土重度丫sat(kN/m 3)水土分算填土3.11822020是粉砂12.318.532822是粉砂3.6216522是类型荷载q(kpa)距支护边缘的水平距离a(m)垂直基坑边的分布宽度b(m)平行基坑边的分布长度l(m)作用深度d(m)满布荷载1.5/条形局部荷载0.7520/0矩形局部荷载0.7533224、计算系数结构重要性系数t 00.9综合分项系数T F0.9嵌固稳定安全系数Ke1.2圆弧滑动稳定安全系数KS1.25流土稳定性安全系数Kf1.4、土压力计算土压力分布示意图K ai=tan 2(45K a2=tan 2(45K a3=tan 2(45K a4

3、=tan 2(45K a5=tan 2(45K a6=tan 2(45附加荷载布置图1、主动土压力计算1 )主动土压力系数4 i/2 ) = tan 2(45-20/2)=0.49 ;4 2/2 ) = tan 2(45-20/2)=0.49 ;4 3/2 ) = tan 2(45-20/2)=0.49 ;4 4/2 ) = tan 2(45-28/2)=0.361 ;4 5/2 ) = tan 2(45-28/2)=0.361 ;4 6/2 ) = tan 2(45-28/2)=0.361 ;2 ) 土压力、地下水产生的水平荷载第 1 层土： 0-0.7mH i'= Em+E 印/

4、T i=0+1.5/18=0.083mP aki上=Y iHi'Kai-2ciK/5=18X 0.083 X 0.49-2 X 2X 0.49 0.5=-2.068kN/m2P aki下=T i(hi+H')K ai-2cKi°.5=18X (0.7+0.083) X 0.49-2 X 2X0.49 0.5=4.106kN/m2第 2 层土： 0.7-2mH 2'= E Y ihi+Eqi/ Y sati =i2.6+i.5/20=0.705mP ak2上=y sat2 H2'- 丫 w(工 hi-h a)K a2-2C 2&2爵 + 丫 w(

5、工 hi-h a) = 20 X 0.705-i0 X (0.7-0.7) X 0.49-2 X 2X 0.49 0.5+iX (0.7-0.7)=4.i09kN/m 2一 ，L- 0.5，l_P ak2 下=丫 sat2 (H2' + h 2)- Y w(工 hi-ha)K a2-2C2Ka2 . +丫 工 hi-h a) = 20 X (0.705+i.3)-i0 X (2-0.7) X 0.49-2 X 2X 0.490.5+i< (2-0.7)=23.479kN/m 2第 3 层土： 2-3.imH 3'=工丫 2h2+Eqi+Eqibi/(b i+2ai)/ 丫

6、 sati =38.6+i.5+0/20=2.005mP ak3上=Y sat3 Hb'- 丫 v(工 h2-ha)K a3-2C 3K/5+丫 w(工 hkha) = 20 X 2.005-i0 X (2-0.7) X 0.49-2 X2X0.490.5+i0X(2-0.7)=23.479kN/m 2P ak3下=Y sat3(Ha' + h 3)- 丫 w(工 hz-ha)K a3-2C 3K/5 +丫 J 工 h2-h a) = 20 乂(2.005+i.i)-i0 X(3.i-0.7) X 0.49-2 X2X0.490.5+i0X- 2(3.i-0.7)=39.869

7、kN/m第 4 层土： 3.i-5mH 4'=工丫 aha+Eqi+Eqibi/(b i+2ai)/ 丫 sati =60.6+i.5+0/22=2.823mP ak4上=Y sat4H4'- 丫 w(工 h3-ha)K a4-2c 4心0.5+丫 w(工 hs-ha)=22 X2.823-i0 X(3.i-0.7) x0.36i-2 x3X0.36i0.5+i0X(3.i-0.7)=34.i5ikN/m 2P ak4 下=y sat4 (H4' + h 4)- T w(工 h3-ha)Ka4-2C4Ka40.5 + Y W(工 hs-h a) = 22 乂 (2.82

8、3+i.9)-i0 x (5-0.7) x0.36i-2 x3X0.36i 0.5+i (5-0.7)=6i.382kN/m 2第 5 层土 ： 5-6mH 5'= E y 4h4+Eqi+Eqibi/(b i+2ai)+ Eqibil i/(b i+2ai)(l i+2ai)/ 丫sati =i02.4+i.5+0+0/22=4.723m- 一 _ - - 一一 05一 _ -_ -一一 一P ak5上=Y sat5 H5 - 丫 w(如 huh a)K a5-2C 5&5 +丫 w( Zj h4-h a) = 22 X 4.723-i0 X (5-0.7) X 0.36i-

9、2 X 3X0.36i0.5+i0X(5-0.7)=6i.382kN/m 2P ak5下=Y sat5(H5 + h 5)- 丫 w( Zj h+h a)K a5-2C sK'+ 丫 w( Zj h+h a) = 22 乂 (4.723+i)-i0 X (6-0.7) X 0.36i-2 X 3X 0.36i 0.5+i< (6-0.7)=75.7i4kN/m 2第 6 层土： 6-13mH 6'= E y shs+Eqi+Eqibili/(b i+2ai)(l i+2ai)/ 丫sati =i24.4+i.5+0/22=5.723mP ak6上=T sat6|4'

10、;- 丫 此如 h5-ha)K a6-2C 6Ka60.5+T w(如 h5a) = 22 乂 5.723-10 X (6-0.7) X 0.361-2 X 3X0.361 0.5+10X(6-0.7)=75.714kN/m 2f-八、/ X一1 、 r ， 0.5/ X一1 、,P ak6 下=丫 sat6 (H6'+h 6)- Y w( Eh5-ha)K a6-2C6Ka6 . +y « £h5-ha)=22 x (5.723+7)-10 X (13-0.7) X 0.361-2 X 3X 0.361 0.5+10>< (13-0.7)=176.03

11、8kN/m 23 )水平荷载临界深度：Z0=Paki 下 hi/(P aki 上 + Paki 下)=4.106 X 0.7/(2.068+4.106)=0.466m ; 第1层土E aki=0.5Paki 下 Z)ba=0.5 乂 4.106 X 0.466 X 0.001=0.001kN ;a ai=Z/3+ E h2=0.466/3+12.3=12.455m ;第2层土E ak2=h2(Pa2上+P.2下)ba/2=1.3 乂 (4.109+23.479) X 0.001/2=0.018kN ;a a2=h2(2Pa2上+Pa2下)/(3P a2上+3P.2下)+ 工 ha=1.3 X

12、(2 X 4.109+23.479)/(3 X4.109+3 X 23.479)+11=11.498m;第3层土E ak3=h3(Pa3上+忌下)ba/2=1.1 乂 (23.479+39.869) X 0.001/2=0.035kN ;a a3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3P a3上+3忌下)+ 工 h4=1.1 X (2 X 23.479+39.869)/(3 X 23.479+3 X 39.869)+9.9=10.403m ;第4层土E ak4=h4(Pa4上+0下)ba/2=1.9 乂 (34.151+61.382) X 0.001/2=0.091kN ;a a4=h4(2Pa4

13、上+Pa4下)/(3P a4上+3P.4下)+ 工 hs=1.9 X (2 X 34.151+61.382)/(3 X 34.151+3 X 61.382)+8=8.86m ;第5层土E ak5=h5(Pa5上+恐下)ba/2=1 X (61.382+75.714) X 0.001/2=0.069kN ;a a5=h5(2Pa5上+Pa5下)/(3P a5上+3恐下)+ Eh6=ix (2 X 61.382+75.714)/(3 X 61.382+3 X 75.714)+7=7.483m ;第6层土E ak6=he(Pa6上+晶下)ba/2=7 乂 (75.714+176.038) X 0.0

14、01/2=0.881kN ;a a6=h6(2Pa6上+Pa6下)/(3P a6上+316下)=7 X (2 X 75.714+176.038)/(3 X 75.714+3 X 176.038)=3.035m ;土压力合力：E ak=2 Eaki =0.001+0.018+0.035+0.091+0.069+0.881=1.095kN ;合力作用点：a a= N (aaiEaki)/E ak=(12.455 X 0.001+11.498 X 0.018+10.403 X 0.035+8.86 X 0.091+7.483 X 0.069+3.035 X 0.881)/1.095=4.183m ;

15、2、被动土压力计算1 )被动土压力系数Kp1=tan2(45 0+4 i/2) = tan2(45+28/2)=2.77;Kp2=tan 2(45 0+4 2/2) = tan2(45+28/2)=2.77;2 ) 土压力、地下水产生的水平荷载第 1 层土： 4.5-11.3mH 1'=工 丫0帛/ T i=0/18.5=0mP pk1 上=T 1Hi'Kp1+2c1K)10.5=18.5 X 0X 2.77+2 X 3X 2.770.5=9.986kN/m2P pk1 下=T 1(h1+H')K p1+2c1K/.5=18.5 X (6.8+0) X 2.77+2 X

16、 3X2.77 0.5=358.452kN/m2第 2 层土： 11.3-13mH 2'= E y 1h1/ T sati =125.8/22=5.718mP pk2上=y sat2 H?'- y w( Z2 h1-h p)K p2+2c2Kp+ y w( Z2 h-h p)=22 x 5.718-10 x (6.8-6.8) X 2.77+2 X 3X 2.77 0.5+10>< (6.8-6.8)=358.441kN/m 2P pk2下=T sat2(H2'+h 2)- T w(工 h1-hp)Kp2+2c2K/5 + Y W 工 h1-hp)=22 x

17、(5.718+1.7)-10 X (8.5-6.8) X 2.77+2 X 3 X 2.77 0.5+10X _ _2(8.5-6.8)=431.949kN/m3 )水平荷载第1层土E pk1=bah1(Pp1 上+P.1 下)/2=0.001 X 6.8 X (9.986+358.452)/2=1.253kN ;a pi=hi(2Ppi上+Ppi下)/(3P pi上+3PPi下)+ E h2=6.8 x (2 x 9.986+358.452)/(3 x9.986+3 X 358.452)+i.7=4.028m ;第2层土E pk2=bah2(Pp2上+R2下)/2=0.00i X i.7 X

18、 (358.44i+43i.949)/2=0.672kN ;a p2=h2(2Pp2上+Pp2下)/(3P p2上+3P)2下)=i.7 X (2 X 358.44i+43i.949)/(3 X358.44i+3 X 43i.949)=0.824m ;土压力合力：E pk=2 &ki=i.253+0.672=i.925kN ;合力作用点：a p= 2 (a pi Epki )/E pk=(4.028 X i.253+0.824 X 0.672)/i.925=2.9im ;3、基坑内侧土反力计算1 )主动土压力系数Kai=tan 2(45 0 - 4i/2) = tan2(45-28/2

19、)=0.36i;Ka2=tan 2(45 0 - 422) = tan2(45-28/2)=0.36i;2 ) 土压力、地下水产生的水平荷载第 i 层土： 4.5-ii.3mH i'=工"h。/ T i=0/i8.5=0mP ski 上=(0.2 4 i2- 4 i+ci)工 h0(i-工 h0/l d) u / u b+丫 iH'Kai=(0.2 X 282-28+3) X 0 X (i-0/8.5) X 0.005/0.0i+i8.5 X 0X 0.36i=0kN/m2P ski下=(0.2 4 i2- 4 i+ci)工hi(i-工hi/l d) u / u b+

20、丫 i(hi+H')K ai=(0.2 x 282-28+3) X 6.8 X (i-6.8/8.5) X 0.005/0.0i+i8.5 X (0+6.8) X 0.36i=i35.038kN/m2第 2 层土： ii.3-i3mH 2'= E y ihi/ T sati =i25.8/22=5.7i8mP sk2 上=(0.2 4 22- 4 2+C2)工 hi(i-工 hi/l d) U / U b+ Y sat2 Ft'- 丫 « 工 hi-hp)K p2+ 丫 _.2w(E hi-hp)=(0.2 X 28 -28+3) X 6.8 X (i-6.8

21、/8.5) X 5/i0+22 X 5.7i8-i0 X - 2(6.8-6.8) x 0.36i+i0 x (6.8-6.8)=i35.036kN/mPsk2下=(0.2 422-4 2+C2)工 h2(1-工 h2/ld)U / U b+ 丫 sat2(H2 + h2)-丫w(Eh2-hp)Kp2+Y w E h2-hp)=(0.2 X 282-28+3) X 8.5 X (1-8.5/8.5)X 5/10+22 X(5.718+1.7)-10 X (8.5-6.8) X 0.361+10 X (8.5-6.8)=69.777kN/m 23 )水平荷载第1层土P sk1=b0h1(Ps1

22、上+PS1 下)/2=0.001 X 6.8 X (0+135.038)/2=0.459kN ;a s1=h1(2Ps1 上+Psi 下)/(3P si 上+3Psi 下)+ 工 h2=6.8 X (2 X 0+135.038)/(3 X 0+3X 135.038)+1.7=3.967m ;第2层土P sk2=b0h2(Ps2上+R2 下)/2=0.001 X 1.7 X (135.036+69.777)/2=0.174kN ;a s2=h2(2Ps2上+Ps2下)/(3P s2上+32下)=1.7 X (2 X 135.036+69.777)/(3 X135.036+3 X 69.777)=

23、0.94m ;土压力合力：P pk= 2 Ppki=0.459+0.174=0.633kN ;合力作用点：a s= 2 (asiPski)/P pk=(3.967 X 0.459+0.94 X 0.174)/0.633=3.135m ;P sk=0.633kN< &=1.925kN满足要求！三、稳定性验算1、嵌固稳定性验算E pkapl/(E akaal)=1.925 乂 2.91/(1.095 乂 4.183)=1.223 > Ke=1.2满足要求！2、整体滑动稳定性验算圆弧滑动条分法示意图K si = E Cjl j +（q jbj +A G）cos 0 j- jljt

24、an （|）j/ E （qjbj +A G）sin 0c j、切第j 土条滑弧面处土的粘聚力（kPa）、内摩擦角（° ）;bj第j 土条的宽度（m）；9 j第j 土条滑弧面中点处的法线与垂直面的火角（° ）;lj第j 土条的滑弧段长度（m）,取l j = bj/cos 9 j;qj作用在第j 土条上的附加分布荷载标准值（kPa）; G第j 土条的自重（kN）,按天然重度计算；u j第j 土条在滑弧面上的孔隙水压力（kPa）,采用落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取 Uj =丫 whwaj ,在基坑 内侧，可取Uj= T Whwpj；滑弧面在

25、地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取Uj = 0;Y w地下水重度（kN/m3）；hwaj基坑外侧第j 土条滑弧面中点的压力水头（m）;hwpj基坑内侧第j 土条滑弧面中点的压力水头（m）；min K si , K2 , ，Ki, =-0.389< K s=1.25不满足要求，增加支挡构件的嵌固深度或选用其它支挡形式!3、渗透稳定性验算渗透稳定性简图匀质含水层中，地下水渗流的稳定性验算：E Y '=工(y sati- Y w)hi/H=(18-10) X 0.7+(18-10) X 2.4+(22-10) X1.4/4.5=9.244(2ld+0.8D1) £丫、/( h T