悬臂支护结构设计计算书

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》JGJ120-20122、 《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》、参数信息1基本参数支护桩材料钢桩支护桩间距ba(m)0.5支护桩嵌入土深度ld(m)3基坑开挖深度h(m)2.5基坑外侧水位深度ha(m)0.8基坑内侧水位深度hp(m)1.2支护桩在坑底处的水平位移量 u(mm)12承压水含水层顶面至坑底的土层厚度D(m)3承压水含水层顶面的压力水头高度hw(m)62、土层参数土层类型土厚度h(m)土重度y(kN/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角©(°)饱和土重度3Ysa(kN/m)水土分算填土219101220否粘性土3.521151822是粘性土1021161822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3.544/0矩形局部荷载455624、计算系数结构重要性系数Y1综合分项系数Y1.25嵌固稳定安全系数Ke1.2圆弧滑动稳定安全系数Ks1.3突涌稳定安全系数Kh1.1、土压力计算土压力分布示意图附加荷载布置图1主动土压力计算主动土压力系数K附加荷载布置图1主动土压力计算主动土压力系数Kai=tan2(45°如/2)Ka2=tan2(45°他/2)Ka3=tan2(45°招/2)Ka4=tan2(45°松/2)=tan2(45-12/2)=0.656;=tan2(45-12/2)=0.656;=tan2(45-18/2)=0.528;=tan2(45-18/2)=0.528;土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：0-0.8mH1'=[Z0Y+Xq/i=[0+3]/19=0.158mPak1上=Y1H1'Ka1-2c1Ka10.5=19X).158&656-2WX).6560'5=-14.229kN/m2Pak1下=¥(h1+HT)Ka1-2c1Ka10.5=19X(0.8+0.158)0.656-2WX).656D'5=-4.258kN/m2第2层土：0.8-2mH2'=[Z3h1+Xq/sati=[15.2+3]/20=0.91mPak2上=Ysat2H2'Ka2-2c2Ka20.5=20X).916.656-26>0.6560.5=-4.26kN/m2Pak2下=Ysat2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=2061.2+0.91)0656-210>0.6560.5=11.484kN/m2第3层土：2-4mH3'=[E2陀+刀列/sati=[39.2+3]/22=1.918mPak3上=[sat3H3'-yw(Eh-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+佩Eh-ha)=[226.918-106-0.8)]0628-2>».5280.5+10>2-0.8)=6.144kN/m2=[Yat3(H3'+h3)-y(Xh-ha)]Ka~2c3Ka3°.5+Y(Xh-ha)=[22^1.918+2)-10(4-0.8)]0.^528-215>0.5280.5+10-4-0.8)=38.816kN/m2第4层土：4-5.5mH4'=[2hs+Xq+Xq1b1/(b1+2a1)]/sY=[83.2+3+1.167]/22=3.971mPak4上=[Yat4H4'-Y(Xh-ha)]Ka4-2c4Ka40.5+Y(Eh-ha)=[22-.971-10(4-0.8)]0-28-2-5X}.5280.5+10-(4-0.8)=39.432kN/m2Pak4下=[Yat4(H4'+h4)-y(Xh-ha)]Ka牛2c4Ka40.5+Y(IEi3-ha)=[22-3.971+1.5)-10(5--0.8)]0.528-2-15-0.5280.5+10-(5.5-0.8)=63.936kN/m2水平荷载临界深度：Z0=Pak2下h2/(Pak2上+Pak2下)=11.484-2/(4.26+11.484)=0.875m；第1层土Eak1=0kN；第2层土Eak2=0.5Pak2下Z0ba=0.5-1.484-.8752.5=2.512kN;aa2=Z0/3+Xh=0.875/3+3.5=3.792m；第3层土Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=2-(6.144+38.816)0.5/2=22.48kN;aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)+Xh=2-(2-6.144+38.816)/(36.144+338.816)+1.5=2.258m；第4层土Eak4=h4(Pa4上+Pa4下)ba/2=1.5(39.432+63.936)0.5/2=38.763kN;aa4=h4(2Pa4上+Pa4下)/(3Pa4上+3Pa4下)=1.5(239.432+63.936)/(339.432+363.936)=0.691m；土压力合力：Eak=艺Eki=0+2.512+22.48+38.763=63.755kN;合力作用点：aa=艺0Eaki)/Eak=(0-0+3.7922.512+2.25822.48+0.69138.763)/63.755=1.366m；2、被动土压力计算1）被动土压力系数Kpi=tan2(45°+i/2)=tan2(45+18/2)=1.894;Kp2=tan2(45°+2/2)=tan2(45+18/2)=1.894;土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：2.5-3.7mHi'=[UY"i=[0]/2仁OmPpki上=¥Hi'Kpi+2ciKpi0.5=21>0X1.894+2X5X1.8940.5=41.287kN/m2Ppki下=Y(h什H1')Kp1+2c1Kp10.5=21X(1.2+O)>894+2X5X.8940.5=89.O16kN/m2第2层土：3.7-5.5mH2'=[刃Y]/Yi=[25.2]/22=1.145mPpk2上=[Yt2H2'-Y(Xhhp)]Kp2+2c2Kp20.5+Y(Eh-hp)=[22X.145-10>.2-1.2)]1.894+2>5X1.8940.5+10X(1.2-1.2)=88.997kN/m2Ppk2下=[Yt2(H2'+h2)-y(Xhhp)]Kp2+2c2Kp20.5+y(Eh-hp)=[22>.145+1.8)-10(3X.2)]1.X94+2X15%.8940.5+10X：3-1.2)=147.907kN/m2水平荷载第1层土Epk1=bah1(Pp1上+Pp1下)/2=0.51左辎1.287+89.016)/2=39.091kN;ap1=h1(2Pp1上+Pp1下)/(3Pp1上+3Pp1下)+Xh=1.2>(2>41.287+89.016)/(341.287+389.016)+1.8=2.327m；第2层土Epk2=bah2(Pp2上+Pp2下)/2=0.51出忍8.997+147.907)/2=106.607kN;ap2=h2(2Pp2上+Pp2下)/(3Pp2上+3Pp2下)=1.8(2>88.997+147.907)/(38X997+3>147.907)=0.825m；土压力合力：Epk=2Epki=39.091+106.607=145.698kN;合力作用点：印=艺(aEpki)/Epk=(2.32739.091+0.8251%6.607)/145.698=1.228m3、基坑内侧土反力计算1)主动土压力系数Kai=tan2(45°曲/2)=tan2(45-18/2)=0.528;Ka2=tan2(45°竝/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：2.5-3.7mH1'=[Z0Y]/i=[0]/2仁0mPsk1上=(0.2#-©1+c1)X0(1-Xh/|d)ub+u1H1'Ka1=(0.2W2-18+15)^1-0/3)0.012/0.012+210X0.528=0kN/m2Psk1下=(0.2#-©1+C1)E1(1-Eh1/ld)ub+Y(h1+H1')Ka1=(0.2182-18+15)*2(1-1.2/3)0.012/0.012+21X(0+1.2)X28=57.802kN/m2第2层土：3.7-5.5mH2'=[Z3Y]/Yi=[25.2]/22=1.145mPsk2上=(0.2彳-竝+C2)E1(1-Eh1/ld)ub+uYat2H2'-y(X1-hp)]Kp2+Y(Eh-hp)=(0.2X2-18+15)X2X(1-1.2/3)12/12+[22X145-10(1.2-1.2)]0.528+10(1.2-1.2)=57.796kN/m2Psk2下=(0.2#-^2+C2)X2(1-Xhld)ub+[Yat2(H2'+h2)-y(Xhhp)]Kp2+Y(Xh-hp)=(0.2182-18+15)2X3X(1-3/3)1X2/12+[22X(1.145+1.8)-10(3X-1.2)]0.X528+10X(3-1.2)=42.705kN/m23)水平荷载第1层土Psk1=b0h1(Ps1上+Ps1下)/2=0.51疋X0+57.802)/2=17.341kN;as仁h1(2Ps1上+Ps1下)/(3Ps1上+3Ps1下)+El?=1.2X2X+57.802)/(30+3X)7.802)+1.8=2.2m；第2层土Psk2=b0h2(Ps2上+Ps2下)/2=0.51左隹7.796+42.705)/2=45.225kN;as2=h2(2Ps2上+Ps2下)/(3Ps2上+3Ps2下)=1.8(2>57.796+42.705)/(35X796+3>42.705)=0.945m；土压力合力:Ppk=艺Ppki=17.341+45.225=62.566kN;合力作用点：as=2aSiPski)/Ppk=(2.217.341+0.94545.225)/62.566=1.293m；Psk=62.566kN<p=145.698kN满足要求！三、稳定性验算1、嵌固稳定性验算Epkapl/(Eakaal)=145.698X1.228/(63.755X1.366)=2.0542>K满足要求！Ksi=E{clj+［（qjbj+AG）cos诃讪］tanj}/刀（b+AGj）sin0cj、审一第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）;0—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lj=bj/cosj0qj―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；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Uj=Yhwaj，在基坑内侧，可取Uj=yhwpj；滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取 Uj=0；Y~下水重度(kN/m3)；hwaj 坑外侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m)；hwpj―坑内侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m)；min{Ksi，Ks2， ， Ksi， }=1.741 >K1.3满足要求！3、渗透稳定性验算渗透稳定性简图承压水作用下的坑底突涌稳定性验算：DTg)=Xh/(hwY)=(3.521)/(610)=1.225D丫/(hY)=1.225为K.1满足要求！四、结构计算1、材料参数钢桩类型槽钢钢桩型号20a号槽钢钢材的惯性矩l(cm4)1780.4钢材的截面抵抗矩W(cm3)178钢材的弹性模量E(N/mm2)20600钢材的抗弯强度设计值f(N/mm2)205钢材的抗剪强度设计值t(N/mn?)125材料截面塑性发展系数y1.052、支护桩的受力简图38.7EkN22.48kN251kN“⑴4&23kN17.34kN550CL计算简图14.9173497349749R-戈弯矩图(kNm)Mk=14.917kN.m22499J1R11^ [5斫'|2,512.51111°110-27.1-3759剪力图(kN)Vk=37.58kN3、 强度设计值确定M=yoyMk=ixi.25X4.917=18.646kNmV=yoyVk=ixi.2587.58=46.9