理正深基坑之钢板桩受力计算

1、理正深基坑之钢板桩受力计算（自摸索）理正深基坑软件界面如下：其中有单元计算与整体计算之分故对于锚杆锚索等，要采用单元计算，对于其他则采用整体计算所以，对于钢板桩，则采用整体计算，具体方法如下：注意：有时打开理正软件后，点开方案设计或者网线布置时会提示有一个程序正在运行，这个不要紧，将软件关掉，重新打开即可。然后，打开方案设计，进行设置：第二步进入网线布置，网线布置不要用复制或者导入DXF文件。因为导入文件会很慢，慢到一天都动不了，另外复制的话，到时会使得网线间距不准确。故只能使用添加纵横网格：点击它后，会出现如下图的界面，在这个界面里，输入数值要注意按下列方法：输入完数字，上面的区域自动会有图

2、形，然后点击确定即可。然后关掉网线布置，从主界面进入支护布置这时有两个界面同时出现，并且在底下任务栏也可以看到两个图标然后点击支护布置图标，得到如下界面然后点击增加支护形式，可以增加别的支护。点击选中第一行。点击定义分区数据，会弹出一个新界面新界面如下图，其中的设置见图其中，饱和重度计算方法如下说明：饱和重度计算方法一、已知某土土颗粒重度s=26.5KN/m3,含水率=23%,土的重度=18.47KN/m3,计算该土饱和容重饱。解：1、由含水率算出土与水的重量已知（ 水质量mS+土质量mt）*g=18.47KN/m3.式1由含水率定义：=（水的质量mS/土的质量mt）.式2从式2得：水的质量=

3、0.23土的质量代入式1：（0.23土的质量+土的质量）*g=18.47KN/m3则:土粒重量G=15.02（KN）水的重量G=18.47-15.02=3.45（KN）简易算法：土粒重量G=/（1+）=18.47/(1+0.23)=15.02(KN)2、 求孔隙度n先算土粒的体积=15.02/26.5=0.567，则土的孔隙度n=1（单位体积）-0.567=0.4333、计算饱和容重饱饱和时即土中孔隙（本例为0.433）全部充水，则饱和容重饱=（0.433*9.81+15.02）=19.27（KN/m3）（此样的饱和度=3.45/0.433*9.81=0.81）二、已知天然重度、天然含水量(%

4、)、孔隙比e时，计算饱和容重。例1、已知某土天然重度=19.7KN/m3,含水量=26.1%,孔隙比e=0.74解：A、先算土粒重度=天然重度（19.7）/（1+26.1%）=15.62(KN/m3)；B、再算孔隙度n=100e/(1+e)/100=100*0.74/(1+0.74)/100=0.43C、求饱和重度=（0.43*9.81+15.62）=19.84(KN/m3)例2、已知某土天然重度=19.4kN/m3,含水量=26.09%,孔隙比e=0.77解：A、先算土粒重度=天然重度（19.4）/（1+0.2609）=15.39(KN/m3)；B、再算孔隙度n=100e/(1+e)/100

5、=100*0.77/(1+0.77)/100=0.44 C、求饱和重度=（0.44*9.81+15.39）=19.71(KN/m3)综上，饱和重度计算式为： 饱和容重饱=100e/(1+e)/100*9.81+/（1+）计算出饱和重度后可以计算浮重度，浮重度也叫有效重度，计算公式如下：有效重度（或浮重度）计算公式：有效重度=（土总重量-土粒体积*水重度）/土总体积=饱和重度-水重度（取10kN/m3）名词解释：孔隙比(void ratio)是指材料中孔隙体积与材料中颗粒体积之比孔隙度是指岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样体积的比值，称为该岩石的总孔隙度，以百分数表示土的孔隙比=孔隙体积固体颗粒

6、体积孔隙度=孔隙体积土体总体积特别注意：在进行内撑布置前，先要设置好内撑梁和柱的材料和截面，具体设置如下：截面设置如下：选择好，点击确定后，才可以应用到后一步，钢材一般选Q345注意，梁和柱要分别选择，才能在后一步应用中才有，梁的不会在柱中显示。然后进入应用，计算完成后，整体无法出验算结论，要再用单元计算来验证在进行验算前，应当先已经进行了整体设计并计算过了，进行单元计算前从整体计算里记下以下数据（这些数据在整体计算的支护布置界面里找的）：再从内撑布置里找到内撑的一些信息打开整体计算的内撑布置界面进行如下寻找查找16号普通工字钢的信息关闭整体计算，然后进入单元计算中进入之后进行设置如下图然后进

7、入土层信息然后进入支锚信息，进行相关数据输入。如下图上述信息确定后，就可以进行锚固深度估算这里有两种可能，一种是嵌固深度可能确实不够，第二种可能是我们的支撑刚度那些数据不对。导致结构不稳定。所以最好在试算嵌固深度前，先对支锚信息进行完善。 支锚信息中有一个预加力和支锚刚度：这个支撑材料的弹性模量除了计算个，也可以从整体计算的结果中查询到，查询方法：点击整体计算的结果查询在弹出的界面中选择支撑梁，选择间构件查询，只选择支撑梁，如下图记住一点：一般钢材的弹性模量取206000没错，也不用去另外找了。以上结果都出来后，返回到单元计算界面对于材料抗力，要根据具体情况进行计算：对于内支撑钢梁，计算公式为

8、式中与内撑长细比有关的调整系数按下表取：选择时要注意：A3钢材是现在的Q235钢材，16Mn钢材与现在的Q345钢材性能接近此表中牵涉到一个长细比，长细比的计算公式如下：=L/i 式中L为压杆长度，i=sqrt(I/A) 其中，I为惯性矩，A为截面积。比如此例中，我们采用的支撑梁是20a工字钢，则惯性矩和截面积都可以从下表中查到.。钢梁与腰梁焊接的话算固接，此时=0.5，施工时要求钢梁与腰梁，钢梁与支撑柱都完全焊接牢固。I/A=2369/35.55= 66.64 此结果开平方即为i 故i=66.64= 8.16 （实际上这个i就是回转半径。可直接查表得到的） 杆长L按5米（柱中距），两端按铰接

9、，长细比=（500/8.16）*0，5=30.05 又知道钢为Q345 20号工字钢，故从上表中可以找到折减系数为0.94根据抗力计算公式：T=AfyT=1*0.94*35.55*295*100=813810N=985.8KN（因为1pa=1N/m2，故1MP=1N/mm2）钢结构强度fy见下表表(单位MPa)：特别注意：单元计算时，预加力对于 以下验算不影响：1、 对于抗倾覆稳定性验算不影响（包括对支护底取矩的抗倾覆稳定性验算和踢脚 破坏的抗倾覆稳定性验算两种都没有影响。预加力为1000KN和0KN计算得出的结果是一样的）2、 对于整体稳定验算也没有一点影响 （预加力为1000KN和0KN计

10、算得出的结果是一样的）3、 对于抗隆起验算也没有一点影响（预加力为1000KN和0KN计算得出的结果是一样的）4、 对于流土稳定性验算没有一点影响（预加力为1000KN和0KN计算得出的结果是一样的）5、 对突涌稳定性验算一点影响没有（预加力为1000KN和0KN计算得出的结果是一样的）6、 对嵌固深度验算更加没有影响，根本不搭边。7、 对于嵌固段基坑内侧土反力验算有一些影响，但影响不大，取预加力为0时结果如下工况1：Ps = 1763.520 Ep = 2906.822，土反力满足要求。工况2：Ps = 1763.520 Ep = 2906.822，土反力满足要求。工况3：Ps = 1662

11、.667 Ep = 2207.604，土反力满足要求。工况4：Ps = 1662.667 Ep = 2207.604，土反力满足要求。工况5：Ps = 1593.788 Ep = 1700.528，土反力满足要求。工况6：Ps = 1593.788 Ep = 1700.528，土反力满足要求。工况7：Ps = 1588.729 Ep = 1717.455，土反力满足要求。取预加力为1000时结果如下工况1：Ps = 1763.520 Ep = 2906.822，土反力满足要求。工况2：Ps = 1736.067 Ep = 2906.822，土反力满足要求。工况3：Ps = 1619.105 E

12、p = 2207.604，土反力满足要求。工况4：Ps = 1577.430 Ep = 2207.604，土反力满足要求。工况5：Ps = 1547.411 Ep = 1700.528，土反力满足要求。工况6：Ps = 1493.760 Ep = 1700.528，土反力满足要求。工况7：Ps = 1493.648 Ep = 1717.455，土反力满足要求。8、 对截面验算有影响，对比结果如下： 取预加力为0时结果如下 截面验算 基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力) nei = Mn / Wx = 184.939/(4200.000*10-6) = 44.033(MPa) f = 215.000(

13、MPa) 满足 基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) wai = Mw / Wx = 59.182/(4200.000*10-6) = 14.091(MPa) f = 215.000(MPa) 满足取预加力为1000时结果如下 截面验算 基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力) nei = Mn / Wx = 300.468/(4200.000*10-6) = 71.540(MPa) f = 215.000(MPa) 满足 基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) wai = Mw / Wx = 24.181/(4200.000*10-6) = 5.757(MPa) f = 215.000(MPa) 满足总结起来就是：

14、一、预加力的改变对抗倾覆稳定性和整体稳定性根本就没有变化，变化的只是位移和桩身弯矩剪力。此处是工字钢内支撑，如果是对于锚杆的话：在一点经验都没有的情况下，可以这样试算，先把预加力加为零，算出一个锚索拉力，前提是这个锚索拉力是能够保证基坑抗倾覆稳定的，然后再在这个基础上乘以规范上的7095%得出预加力，再带进去计算，看位移能不能满足要求。在有经验的情况下预加力一般不超过450kN，因为使用桩锚结构的大多为砂土、粉土、或者粘土，这种地层与锚索的抗拔力是有限的，预加力450kN意味着设计拉力达到450/0.95450/0.7,这基本上是普通锚索在这种地层的极限，如果还不能满足就要考虑加密锚索间距了。

15、另外土层里面锚索的预加力损失是惊人的，规范里面要求的1015%超张拉锁定根本不够，实际上土层里面预加力从千斤顶泄油那一刻就逐渐损失，锚具问题，锚固段土体蠕变诸多问题，锁定以后预加力损失是很可怕的。所以一般预加力不会加的太太，因为实际作用的根本没有设计的和锁定时的那么大。二、支锚刚度的加大对于验算的影响也不大，具体影响如下：1、 对于所有的稳定性验算都没有一点影响2、 对于截面验算有一点点微小的影响，就是：wai基坑外侧最大弯矩处的正应力(MPa)会增大一点，nei基坑内侧最大弯矩处的正应力(MPa)会变少一点，但影响都不大。3、 对于嵌固段基坑内侧力验算时：Ps（Ps为作用在挡土构件嵌固段上的

16、基坑内侧土反力合力（kN）的值会略有减少三、抗力的大小对计算结果的影响1、完全影响 整体稳定验算 和 抗倾覆稳定性验算 2对于 嵌固段基坑内侧土反力验算 、 嵌固深度构造验算 、 突涌稳定性验算、3、 突涌稳定性验算、 流土稳定性验算、 截面验算 完全无影响四、外侧水位降低时，对计算结果的影响： （此时外侧水位深度值加大） 1、 嵌固段基坑内侧土反力验算 时 Ps值明显减少，更容易满足要求。2、流土稳定性验算时 K值增大许多，更容易满足要求3、 抗隆起验算 时 Ks会适当增大，更容易满足要求4、 抗倾覆稳定性验算 时 更容易满足要求5、 整体稳定验算 时 K值会增大较多，更容易满足要求6、截面

17、验算时，更容易满足要求五、内侧水位降低时，对计算结果的影响：（此时内侧水位深度值加大） 1、 嵌固段基坑内侧土反力验算 时 Ps值减少，容易满足要求。2、 突涌稳定性验算时，K值会减少，对基坑不利3、流土稳定性验算时 K值减少，对基坑不利3、 抗隆起验算 时 Ks会适当减少，对基坑不利4、 抗倾覆稳定性验算 时 更不利5、 整体稳定验算 时 K值会减少，更难满足要求6、截面验算时，有很少的不利影响，但可以忽略一般将基坑内地下水位降低到坑底下50公分即可，不可降太多，基坑外地下水位也一般不好改变对于抗隆起不能满足时，水位处理一般行不通，只能进行主动区卸载和被动区加固，一般主动区卸载好一些，也就是

18、说在基坑顶的外部放坡。具体方法是在基本信息栏内修改，如下图：6、 内支撑位置对于稳定性验算有一定的影响 一般内撑考虑在淤泥层时加密一些，对于支撑稳定性会好些。如果还不行，就将工字钢改为钢管，钢管直径可加大，壁厚可加厚。这个可以提高抗力。具体分析见下各图1、内撑刚好在淤泥层层顶时，对于抗隆起验算Ks=1.092（1.308）内撑刚好在淤泥层层顶时，对于整体稳定性验算Ks=1.0162、上面内撑在淤泥层以上1米处，下面内撑在淤泥层下2.6米处。对于整体稳定性验算KS=0.983上面内撑在淤泥层以上1米处，下面内撑在淤泥层下2.6米处。对于抗隆起验算KS=1.092（1.308）3、上面内撑在淤泥层

19、顶下0.5米处，下面内撑在淤泥层下2.6米处。对于整体稳定性验算KS=1.033上面内撑在淤泥层顶下0.5米处，下面内撑在淤泥层下2.6米处。对于抗隆起验算KS=1.092（1.308）以上是内撑垂直方向间距的改变，对于内撑水平方向间距的改变，效果也一样：即水平间距变小则整体稳定性系数变大，但对于抗隆起根本没影响。综合上述图片得出：支撑位置的改变，对于抗隆起验算结果完全没有影响。但对于整体稳定性是有影响的：越是将内撑放到淤泥层下，其Ks值就越大。但增大的值不多，起不到根本性的决定作用。重点总结：单元计算时各数据对于验算的影响截面验算整体稳定验算抗倾覆稳定性验算嵌固段基坑内侧土反力验算 嵌固深度

20、构造验算突涌稳定性验算流土稳定性验算抗隆起验算预加力稍无无稍无无无无支锚刚度稍无无稍无无无无抗力无有有无无无无无外侧水位有有有有无无有有内侧水位有有有有无有有有内撑间距有无对于整体稳定性达不到要求的，最好的办法是减少支撑梁的水平间距，另外更改内撑材料以加大抗力，比如将内撑工字钢梁改为H型钢或者钢管试试。坑底抗隆起不满足要求，可以采取主动区卸载和被动区加固处理、如果是软土可以考虑部分坑底格栅加固处理，理正软件中，这个抗隆起计算软件设计不合理，如果有经验觉得不会有影响，可以对隆起不进行验算。如果实在要计算隆起，可不用理正软件，用以下方法进行计算：同时考虑c、的抗隆起计算法在许多隆起稳定性的计算公式中，验算抗隆起安全系数时，仅仅给出纯粘土（0）或纯砂土(c =0)的公式，很少同时考虑c（内聚力） 、。显然对于一