科学城白市驿至含谷片区排水防涝设施建设工程结构计算书

PAGEPAGE14科学城白市驿至含谷片区排水防涝设施建设工程结构计算书目录TOC\o"1-3"\h\z28191.工程概况 2255262.设计依据 2112203.设计材料 2282334.明挖基坑钢管桩计算 2251335.顶管接收井（Φ2000）护壁计算 13290966.顶管工作井（Φ4000）护壁计算 14科学城白市驿至含谷片区排水防涝设施建设工程结构计算书工程概况本项目排水管线开挖，对采用两侧钢管桩+内支撑的支护进行计算，取最不利情况进行验算，基坑及钢管桩嵌固段均按杂填土层考虑，管道最大设计埋置深度约4.3m，考虑施工期间可能的局部超挖影响，钢管桩结构验算时开挖深度按照5m考虑。设计依据1、《工程结构通用规范》（GB55001-2021）2、《建筑与市政工程抗震通用规范》（GB55002-2021）3、《建筑与市政地基基础通用规范》（GB55003-2021）4、《钢结构通用规范》（GB55006-2021）5、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012设计材料钢材：Q235；明挖基坑钢管桩计算取最不利情况进行验算，基坑及钢管桩嵌固段均按杂填土层考虑，基坑深度5m，嵌固深度为0.7H=3.5m。计算结果如下：[支护方案]排桩支护[基本信息]规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法支护结构安全等级二级支护结构重要性系数γ01.00基坑深度h(m)5.000嵌固深度(m)3.500桩顶标高(m)0.000桩材料类型型钢├钢材牌号Q235└截面参数无缝钢管φ194×8.0└抗拉、抗压和抗弯f(MPa)215└抗剪fv(MPa)215└截面塑性发展系数1.05桩间距(m)0.450有无冠梁无防水帷幕无放坡级数0超载个数1支护结构上的水平集中力0[超载信息]超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)120.000[土层信息]土层数1坑内加固土否内侧降水最终深度(m)35.000外侧水位深度(m)35.000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)弹性计算方法按土层指定√弹性法计算方法内力计算时坑外土压力计算方法主动[土层参数]层号土类名称层厚重度浮重度黏聚力内摩擦角黏聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)水下(kPa)水下(度)1素填土20.0020.05.0030.00层号与锚固体摩水土计算方法m,c,K值极限承载力擦阻力(kPa)标准值(kPa)140.0m法10.00120.00层号有效内摩静止土压力静止土压擦角φ'(度)系数估算公式力系数Ko1[支锚信息]支锚道数1扩孔锚杆ㄨ支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号(m)(m)(°)(m)长度(m)1内撑4.0001.000支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数10.00119.082～1199.301.00[土压力模型及系数调整] 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型: 层号土类水土水压力外侧土压力外侧土压力内侧土压力内侧土压力名称调整系数调整系数1调整系数2调整系数最大值(kPa)1素填土分算1.0001.0001.0001.00010000.000[工况信息]工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.5002加撑1.内撑3开挖5.000[设计参数]整体稳定计算方法瑞典条分法稳定计算采用应力状态有效应力法稳定计算是否考虑内支撑ㄨ稳定计算合算地层考虑孔隙水压力ㄨ条分法中的土条宽度(m)1.00刚度折减系数K0.850考虑圆弧滑动模式的抗隆起稳定√对支护底取矩倾覆稳定ㄨ以最下道支锚为轴心的倾覆稳定√[设计结果][结构计算]各工况：内力位移包络图：[截面计算][截面参数]弯矩折减系数1.00剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25[内力取值]段内力类型弹性法经典法内力内力号计算值计算值设计值实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)23.2222.6729.0329.031基坑外侧最大弯矩(kN.m)14.0819.9817.5917.59最大剪力(kN)22.3722.0927.9627.96[截面验算]基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)σnei=Mn/(γ*Wx)=29.027/(1.050*208.790*10-6)=132.403(MPa)<f=215.000(MPa)满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)σwai=Mw/(γ*Wx)=17.595/(1.050*208.790*10-6)=80.257(MPa)<f=215.000(MPa)满足式中: σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(MPa); σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力(MPa); Mw———基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m); Mn———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m); Wx———钢材对x轴的净截面模量(m3); f———钢材的抗弯强度设计值(MPa); γ———型钢截面塑性发展系数;[整体稳定验算]计算方法：瑞典条分法应力状态：有效应力法条分法中的土条宽度:1.00m滑裂面数据圆弧半径(m)R=7.022圆心坐标X(m)X=-1.616圆心坐标Y(m)Y=3.285整体稳定安全系数Ks=1.875>1.30,满足规范要求。[抗倾覆稳定性验算]抗倾覆(踢脚破坏)稳定性验算:绕最下道支撑或锚拉点的抗倾覆稳定性验算,多支点参考《建筑地基基础设计规范GB50007-2011》附录V单支点参考《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20124.2.2节 ∑MEp——被动区抗倾覆作用力矩总和(kN.m/m); ∑MEa——主动区倾覆作用力矩总和(kN.m/m); Kt——带支撑桩、墙式支护抗倾覆稳定安全系数，取Kt≥1.200。工况1：此工况不进行抗倾覆稳定性验算!工况2： Kt=7.035>=1.200,满足规范要求。工况3： Kt=2.330>=1.200,满足规范要求。安全系数最小的工况号：工况3。 最小安全Kt=2.330>=1.200,满足规范抗倾覆要求。[抗隆起验算]1)从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下： 支护底部，验算抗隆起：Ks=(20.000×3.500×18.401+5.000×30.140)/(20.000×(5.000+3.500)+20.000)=7.573 Ks=7.573≥1.600，抗隆起稳定性满足。2)坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算，结果如下： Ks=1.979≥1.900，坑底抗隆起稳定性满足。[嵌固段基坑内侧土反力验算]工况1： Ps=111.791≤Ep=716.060，土反力满足要求。工况2： Ps=111.791≤Ep=716.060，土反力满足要求。工况3： Ps=92.960≤Ep=192.655，土反力满足要求。 式中： Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）； Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。综上所述，设计满足规范要求。顶管接收井（Φ2000）护壁计算顶管接收井（Φ2000）采用垂直护壁开挖，最大深度约为6.3m,工作井洞边施工超载按1m覆土考虑；设计按全段井壁护壁考虑，护壁最大深度约15.2m，内空直径2.5m，开挖外轮廓直径3.0m,平均壁厚0.225m。根据《重庆市建筑桩基础设计与施工验算规范DBJ50-200-2014,条文说明4.3.7条》进行护壁计算，计算结果如下：经计算，圆形护壁主要为轴心受压构件，单位面积护壁所受最大轴力标准值为69.4KN,弯矩为5.7kN·m，结构重要性系数1.1，轴力设计值为1.1×1.3×69.4=99.3KN,弯矩为1.1×1.3×5.7=17.6kN·m截面位置弯矩（kN-m）板厚度(mm)计算配筋面积(mm2)配筋最不利情况8.2225450φ12@150护壁计算时，考虑护壁施工特点，对混凝土强度按50%进行折减，设计混凝土强度为C30。根据混凝土结构设计规范，C30混凝土轴心抗压强度设计值为14.3N/mm2；混凝土单位面积所能承受的轴力F2为0.5*14.3*0.225*1000KN=1608.7KN；设计轴心压力=69.4kN＜1608.7KN，故护壁计算满足规范要求。顶管工作井（Φ4000）护壁计算顶管工作井（Φ4000）采用垂直护壁开挖，最大深度约为5.3m,工作井洞边施工超载按1m覆土考虑；设计按全段井壁护壁考虑，护壁最大深度约5.3m，内空直径4.6m，开挖外轮廓直径5.2m,平均壁厚0.275m。根据《重庆市建筑桩基础设计与施工验算规范DBJ50-200-2014,条文说明4.3.7条》进行护壁计算，计算结果如下：经计算，圆形护壁主要为轴心受压构件，单位面积护壁所受最大轴力标准值为100.41KN,弯矩为14.4kN·m，结构重要性系数1.1，轴力设计值为1.1×1.3×100.4=143.6KN,弯矩为1.1×1.3×14.4=20.6kN·m截面