悬臂支护结构设计计算书

1、中煤陕西榆林能源化工有限公司铁路专用线工程 榆靖高速立交大桥0#台悬臂支护结构计算书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JGJ120-2012 2、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 支护桩材料钢筋混凝土桩支护桩间距ba(m)1.75支护桩嵌入土深度ld(m)4.1基坑开挖深度h(m)2基坑外侧水位深度ha(m)0基坑内侧水位深度hp(m)0支护桩在坑底处的水平位移量(mm)12支护桩在坑底处的水平位移量(mm)12 2、土层参数土层类型土厚度h(m

2、)土重度(kN/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角()饱和土重度sat(kN/m3)水土分算填土819101820否细砂1218.512422是 3、荷载参数类型荷载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3/条形局部荷载3.522/0矩形局部荷载45562 4、计算系数结构重要性系数01综合分项系数F1.25嵌固稳定安全系数Ke1.2圆弧滑动稳定安全系数Ks1.3二、土压力计算土压力分布示意图附加荷载布置图 1、主动土压力计算 1）主动土压力系数 Ka1=tan2(45- 1/2）= tan2(45-18/2)=0

3、.528； Ka2=tan2(45- 2/2）= tan2(45-18/2)=0.528； Ka3=tan2(45- 3/2）= tan2(45-18/2)=0.528； 2）土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土：0-0m H1=0h0+q1/sati=0+3/20=0.15m Pak1上 =sat1H1Ka1-2c1Ka10.5=200.150.528-2100.5280.5=-12.949kN/m2 Pak1下 =sat1(h1+H1)Ka1-2c1Ka10.5=20(0+0.15)0.528-2100.5280.5=-12.949kN/m2 第2层土：0-2m H2=1h1+q1/sa

4、ti=0+3/20=0.15m Pak2上 =sat2H2Ka2-2c2Ka20.5=200.150.528-2100.5280.5=-12.949kN/m2 Pak2下 =sat2(h2+H2)Ka2-2c2Ka20.5=20(2+0.15)0.528-2100.5280.5=8.171kN/m2 第3层土：2-6.1m H3=2h2+q1+q1b1/(b1+2a1)/sati=40+3+1.167/20=2.208m Pak3上 =sat3H3Ka3-2c3Ka30.5=202.2080.528-2100.5280.5=8.784kN/m2 Pak3下 =sat3(h3+H3)Ka3-2c

5、3Ka30.5=20(4.1+2.208)0.528-2100.5280.5=52.08kN/m2 3）水平荷载 临界深度：Z0=Pak2下h2/(Pak2上+ Pak2下)=8.1712/(12.949+8.171)=0.774m； 第1层土 Eak1=0kN； 第2层土 Eak2=0.5Pak2下Z0ba=0.58.1710.7741.75=5.534kN； aa2=Z0/3+h3=0.774/3+4.1=4.358m； 第3层土 Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=4.1(8.784+52.08)1.75/2=218.35kN； aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3

6、上+3Pa3下)=4.1(28.784+52.08)/(38.784+352.08)=1.564m； 土压力合力： Eak=Eaki=0+5.534+218.35=223.884kN； 合力作用点： aa= (aaiEaki)/Eak=(00+4.3585.534+1.564218.35)/223.884=1.633m； 2、被动土压力计算 1）被动土压力系数 Kp1=tan2(45+ 1/2）= tan2(45+18/2)=1.894； Kp2=tan2(45+ 2/2）= tan2(45+18/2)=1.894； 2）土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土：2-2m H1=0h0/sati

7、=0/20=0m Ppk1上 =sat1H1Kp1+2c1Kp10.5=2001.894+2101.8940.5=27.525kN/m2 Ppk1下 =sat1(h1+H1)Kp1+2c1Kp10.5=20(0+0)1.894+2101.8940.5=27.525kN/m2 第2层土：2-6.1m H2=1h1/sati=0/20=0m Ppk2上 =sat2H2Kp2+2c2Kp20.5=2001.894+2101.8940.5=27.525kN/m2 Ppk2下 =sat2(h2+H2)Kp2+2c2Kp20.5=20(4.1+0)1.894+2101.8940.5=182.833kN/m

8、2 3）水平荷载 第1层土 Epk1=bah1(Pp1上+Pp1下)/2=1.750(27.525+27.525)/2=0kN； ap1=h1(2Pp1上+Pp1下)/(3Pp1上+3Pp1下)+h2=0(227.525+27.525)/(327.525+327.525)+4.1=4.1m； 第2层土 Epk2=bah2(Pp2上+Pp2下)/2=1.754.1(27.525+182.833)/2=754.659kN； ap2=h2(2Pp2上+Pp2下)/(3Pp2上+3Pp2下)=4.1(227.525+182.833)/(327.525+3182.833)=1.545m； 土压力合力：

9、Epk=Epki=0+754.659=754.659kN； 合力作用点： ap= (apiEpki)/Epk=(4.10+1.545754.659)/754.659=1.545m； 3、基坑内侧土反力计算 1）主动土压力系数 Ka1=tan2(45-1/2）= tan2(45-18/2)=0.528； Ka2=tan2(45-2/2）= tan2(45-18/2)=0.528； 2）土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土：2-2m H1=0h0/sati=0/20=0m Psk1上 =(0.212-1+c1)h0(1-h0/ld)/b+sat1H1Ka1=(0.2182-18+10)0(1-0

10、/4.1)0.012/0.012+2000.528=0kN/m2 Psk1下 =(0.212-1+c1)h1(1-h1/ld)/b+sat1(h1+H1)Ka1=(0.2182-18+10)0(1-0/4.1)0.012/0.012+20(0+0)0.528=0kN/m2 第2层土：2-6.1m H2=1h1/sati=0/20=0m Psk2上 =(0.222-2+c2)h1(1-h1/ld)/b+sat2H2Ka2=(0.2182-18+10)0(1-0/4.1)0.012/0.012+2000.528=0kN/m2 Psk2下 =(0.222-2+c2)h2(1-h2/ld)/b+sat

11、2(h2+H2)Ka2=(0.2182-18+10)4.1(1-4.1/4.1)0.012/0.012+20(0+4.1)0.528=43.296kN/m2 3）水平荷载 第1层土 Psk1=b0h1(Ps1上+Ps1下)/2=1.750(0+0)/2=0kN； as1=h1(2Ps1上+Ps1下)/(3Ps1上+3Ps1下)+h2=0(20+0)/(30+30)+4.1=-9.22337203685478E15m； 第2层土 Psk2=b0h2(Ps2上+Ps2下)/2=1.754.1(0+43.296)/2=155.324kN； as2=h2(2Ps2上+Ps2下)/(3Ps2上+3Ps2

12、下)=4.1(20+43.296)/(30+343.296)=1.367m； 土压力合力： Ppk=Ppki=0+155.324=155.324kN； 合力作用点： as= (asiPski)/Ppk=(-9.22337203685478E150+1.367155.324)/155.324=1.367m； Psk=155.324kNEp=754.659kN 满足要求！ 三、稳定性验算 1、嵌固稳定性验算 Epkapl/(Eakaal)=754.6591.545/(223.8841.633)=3.189Ke=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 Ksi =cjlj+(q

13、jbj+Gj)cosj-jljtanj/(qjbj+Gj)sin cj、j 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)； j第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角()； lj第j土条的滑弧段长度(m)，取ljbj/cosj； qj作用在第j土条上的附加分布荷载标准值(kPa) ； Gj第j土条的自重(kN)，按天然重度计算； uj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ujwhwaj，在基坑内侧，可取ujwhwpj；滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取uj0； w地下水

14、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 Ks1 ，Ks2 ，Ksi，=1.752Ks=1.3 满足要求！ 四、结构计算 1、材料参数 桩截面类型圆形圆形截面直径D(mm)1250桩混凝土强度等级C30桩混凝土保护层厚度(mm)70配筋形式沿周边均匀配置竖向钢筋根数20直径(mm)25等级HRB400箍筋直径(mm)12间距20等级HRB400 2、支护桩的受力简图 计算简图 弯矩图(kNm) Mk=161.813kN.m 剪力图(kN) Vk=223.88kN 3、强度设计值确定 M=0 F Mk

15、=11.25161.813=202.266kNm V=0 F Vk=11.25223.88=279.85kN 4、材料的强度计算 1）正截面受弯承载力验算钢筋混凝土桩截面计算简图 确定受压混凝土截面范围: 根据建筑基坑支护规程(JGJ120-2012)附录B.0.1 fc A (1-sin2/(2)+(-t)fy As =0 t=1.25-2 求得=0.256,t=1.25-2=0.738 2fcAr(sin)3/(3)+fyAsrs (sin+sint)/=214.312502/4625(sin(0.256)3/(3)+36020252/4542.5(sin(0.256)+sin(0.738)/=1756.973kNmM =202.266kNm 满足要求！ 2）斜截面承载力验算 将圆形截面等效成矩形截面计算 h=1.6D/2=1.61250/2=1000mm h0=h-d/2=1000-70-25/2=917.5mm b=1.76D/2=1.761250/2=1100mm h0/b=917.5/1100=0.8344 0.25cfcbh0=0.25114.