深基坑支护钢板桩计算

1、结构计算系列之三钢板桩支护结构计算公司范围内承台开挖使用 钢板桩支护的越来越多。随着钢板桩支 护在公司范围内的大规模广泛的应用，而如何合理的设计和运用钢板 桩支护成为我们迫切要掌握的技术。下面以一陆上深基坑钢板桩支护设计为例，详细叙述钢板桩支护 结构设计检算的计算过程：1钢板桩围堰的结构验算1.1基本数据(1)钢板桩截面特性钢板桩性能参数表截面 类型截面尺寸单根参数每米墙面参数宽高厚 度截面积理论重量惯 性 矩截面模数截面积理论重量惯性 矩截面模数BHtArea AWlxZxArea AWIxZxmmmmmmcm2kg/mcm4cm3cm2/mkg/m2cm4/mcm3/mSKSP-SX186

2、0018013.4103.981.65220376173.2136324001800(2) 土层性质淤泥质黏土内摩擦角取9 ,粘聚力c=14KPa,根据地质资料和实际施工现场土体的含水率，统一按水、土合力考虑，土层的平均容重取为丫 =16.1KN/ m 3,地下水位取+3.0m。(3)基本参数计算主动土压力系数：Ka=tan2 (45姒2 ) =0.73被动土压力系数：Kp =tan2 (45 +砂2 ) =1.371.2钢板桩入土深度计算钢板桩土压力计算主动土压力最大压强ea = Ya ( H + t-h1) =16.1 x 0.73 x11=129.283 KPa被动土压力最大压强卑=*p

3、t=16.1x 1.37X 7=154.399 KPa主动土压力 Ea= (H + t-h1) ea /2 = Ya( H + t-h1) 2/2=16.1 x 0.73x 1平72=719.89 KN/m被动土压力 Ep= tep /2 = YPt2/2=16.1 x 1.37X 72/2=540.4 KN/mr)L.匚F匚F匸pril*T土压力分布图鲁加后的土压力分布S1.2.2 入土深度计算为使板桩保持稳定，则在A点的力矩应等于零，即刀Ma=O,亦即：Ma= EaHa - Ep%= E :2(H+t-1)/3+1 -Ep (2t/3+H)=0求得所需的最小入土深度t=(3EpH-2HEa

4、-Ea)/2(E a-EJ=0.52 m,满 足要求。根据刀Fx=0，即可求得作用在A点的支撑力Ra:Ra - Ea + Ep = 0 得: Ra = Ea - Ep = 179.49 KN/m1.3 钢板桩截面计算求出入土深度t2处剪力为零的点g由，主动土压力 EaZ=Ya ( H +1) 2/2被动土压力 Ep/= t1ep /2 = YKpt22/2可由该点主动土压力等于被动土压力与支撑力之和，得Eaz =Ep+ Ra贝y Ka (H +12-1) 2= Kpt22 + Ra得：t2= 5.84- ( 5.8吐4X 10.62X 0.64) 1/2 /2 X 0.64=2.5m1.3.2

5、 求出最大弯距由于g点位置剪力为零，则每米宽钢板桩最大弯距等于g点以下 主动土压力、被动土压力绕g点的力矩差值。由，Ma= Ep :t-t2-(t+H-h1)/3) + K (H +12-1) 3/6=(719.8X 0.83) + (16.1X 0.73X 6.576 )=597.5 + 537.94=1135.44 KN - mMp/= Ep(t-t2-t/3)+ Kpt23/6 = (540.4X 2.17) + (16.1X 1.37X2.576) =1172.67+57.44 = 1230.11 KN- m,贝S Mmax= Mp/ M/= 94.67 KN - m钢板桩截面计算趋于

6、安全方面考虑，钢板桩允许应力取钢材屈服应力的1/2(rMMmax /W = 94.67X 103/W 0.88X 10-3m3 1.2故坑底不会发生隆起。1.5基坑坑底管涌验算参考简明施工计算手册p217公式4-62 :土浮重度丫/ 二 16.1-10 = 6.1 KN/ m 3, 取K = 1.5 ,hw = 3 m贝y t= (K hw Y-Yzhw)/2 Y=(1.5X 3X 10-6.1X 3)-(4X 6.1)=1.09 m即实际基坑底部入土深度为7m 1.09m，则不会发生管涌。2、围檩及支撑的受力验算2.1围檩设计及计算钢板桩围堰围檩是由HW588X 300拼接而成的矩形框架，与

7、钢板桩围堰内侧紧贴，构成一个整体的受力结构具体围檩及支撑结构如下图所示：根据围檩及支撑连接类型及位置可简化为等跨等截面连续梁的 计算模型，则短边可简化为：q二 1 79.5 KN/mH M d J1 vv U IXIII”z2AHif *寸zr4H i i /,4R I iADMmax= MB =-0.1 x ql2=-0.lx 179.5X 4.82= -413.57 KN mQmax= QB左=0.6X ql=0.6x 179.5X 4.8= 516.96 KNf = 0.677X ql4/100EI = 0.677X 179.5X 4.8心00 X2.1X 1011x 1.18x 1O3

8、) = 2.58X 10-6 m支座反力 RA = RD = 0.4ql = 344.64 KN支座反力 RB = RC = 1.1ql = 947.76 KN围囹长边可简化为：q=1793KN/mT T J If I V1 V T T 1 HT V i T T If1 T T V | 7 TzLF；瞪JI1 I,4小1z产/Mmax= M 支=-0.107X ql2=-0.107x 179.5X 4.62丘=-410.84 KN mQmax= QB左=0.6X ql=0.607x 179.5X4.625= 503.92 KNf = 0.632X ql4/100EI = 0.632X 179.

9、5X 4.625/(100 x 2.1x 1011 x1.18X 10-3) = 2.09X 10-6 m支座反力 Re = RI = 0.393ql = 326.26 KN支座反力 Rf = Rh = 1.143ql = 948.9 KN支座反力 Rg = 0.928ql = 770.41 KN围檩受力验算围檩截面应力 萨Mmax/W 410.84X 10/170 X 10 = 2.42 x 1O3 m3 = 2420 cm3 ,型钢HW588X 300满足受力要求。围檩最大变形量f= 2.58X 10-6 m 1/600 = 8 x 1O3 m，则满足变形量要求。2.2内撑设计及计算2.2.1 内撑一(HW588X 300)由右图所示可得：F = Rf x (x2+y2)1/2/y=948.9X (4.62厅+4.82)1/2/4.8=1317.15 KN萨 F / A = 1317.15 X 103 + 1.925X 1O2 = 68.4 MPa失稳计算：长细比 启 M = 0.5 X 6.66 / 0.078343按B类截面查的稳定系数 =0.887,则：萨 68.4 MPa 扌 0.887 X 170 = 150.79 MPa2.2.2 内撑二(钢管 600X 8)F = Rg = 770.41