工字钢板桩支护设计计算书-静态版

工字钢板桩支护设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

,一、基础设计参数,,,,,,,,

1,基坑开挖深度,h,设计值,h=5,m,5,基坑开挖深度,设计任务书,最大开挖深度5m

2,钢板桩嵌入土深度,ld,设计值,ld=7,m,7,钢板桩嵌固深度,设计经验,入土深度7m

3,钢板桩总长度,L,计算值,L=h+ld,m,12,钢板桩总长度,设计经验,总桩长12m

4,基坑外侧水位深度,ha,设计值,ha=2,m,2,外侧地下水位深度,勘察报告,水位埋深2m

5,基坑内侧水位深度,hp,设计值,hp=1,m,1,内侧地下水位深度,勘察报告,水位埋深1m

6,支撑道数,n_support,设计值,n_support=1,-,1,支撑道数,设计经验,单道支撑

7,支撑距桩顶距离,s1,设计值,s1=1,m,1,支撑距桩顶距离,设计经验,支撑位置1m

8,结构重要性系数,γ0,设计值,γ0=1.1,-,1.1,结构重要性系数,JGJ120-2012,二级基坑

9,嵌固稳定安全系数,Ke,设计值,Ke=1.2,-,1.2,嵌固稳定安全系数,JGJ120-2012,规范要求值

10,突涌稳定安全系数,Kh,设计值,Kh=1.1,-,1.1,突涌稳定安全系数,JGJ120-2012,规范要求值

,二、土层参数,,,,,,,,

11,填土层厚度,h1,设计值,h1=2,m,2,填土层厚度,勘察报告,第一层土

12,填土重度,γ1,设计值,γ1=19,kN/m³,19,填土天然重度,勘察报告,填土重度

13,填土粘聚力,c1,设计值,c1=0,kPa,0,填土粘聚力,勘察报告,填土粘聚力

14,填土内摩擦角,φ1,设计值,φ1=12,°,12,填土内摩擦角,勘察报告,填土内摩擦角

15,粉砂层厚度,h2,设计值,h2=5,m,5,粉砂层厚度,勘察报告,第二层土

16,粉砂重度,γ2,设计值,γ2=21,kN/m³,21,粉砂天然重度,勘察报告,粉砂重度

17,粉砂饱和重度,γsat2,设计值,γsat2=22,kN/m³,22,粉砂饱和重度,勘察报告,饱和重度

18,粉砂粘聚力,c2,设计值,c2=10,kPa,10,粉砂粘聚力,勘察报告,粉砂粘聚力

19,粉砂内摩擦角,φ2,设计值,φ2=22,°,22,粉砂内摩擦角,勘察报告,粉砂内摩擦角

20,粘性土层厚度,h3,设计值,h3=10,m,10,粘性土层厚度,勘察报告,第三层土

21,粘性土重度,γ3,设计值,γ3=22,kN/m³,22,粘性土天然重度,勘察报告,粘性土重度

22,粘性土饱和重度,γsat3,设计值,γsat3=22,kN/m³,22,粘性土饱和重度,勘察报告,饱和重度

23,粘性土粘聚力,c3,设计值,c3=20,kPa,20,粘性土粘聚力,勘察报告,粘性土粘聚力

24,粘性土内摩擦角,φ3,设计值,φ3=20,°,20,粘性土内摩擦角,勘察报告,粘性土内摩擦角

,三、荷载参数,,,,,,,,

25,地面均布荷载,q,设计值,q=20,kPa,20,地面均布荷载,设计经验,施工及堆载

26,荷载作用宽度,b,设计值,满布,m,满布,荷载作用宽度,设计经验,满布荷载

,四、主动土压力计算,,,,,,,,

27,填土主动土压力系数,Ka1,计算值,Ka1=tan²(45-φ1/2),-,0.656,填土主动土压力系数,朗肯土压力理论,主动土压力系数

28,粉砂主动土压力系数,Ka2,计算值,Ka2=tan²(45-φ2/2),-,0.455,粉砂主动土压力系数,朗肯土压力理论,主动土压力系数

29,粘性土主动土压力系数,Ka3,计算值,Ka3=tan²(45-φ3/2),-,0.49,粘性土主动土压力系数,朗肯土压力理论,主动土压力系数

30,填土顶面主动土压力强度,Pak1_top,计算值,Pak1_top=q×Ka1,kPa,13.115,填土顶面主动土压力强度,朗肯土压力理论,顶部压力强度

31,填土底面主动土压力强度,Pak1_bottom,计算值,Pak1_bottom=(q+γ1×h1)×Ka1,kPa,38.034,填土底面主动土压力强度,朗肯土压力理论,底部压力强度

32,填土主动土压力合力,Eak1,计算值,Eak1=h1×(Pak1_top+Pak1_bottom)/2,kN/m,51.149,填土主动土压力合力,朗肯土压力理论,每延米合力

33,填土主动土压力作用点,a1,计算值,a1=h1×(2×Pak1_top+Pak1_bottom)/(3×(Pak1_top+Pak1_bottom)),m,0.838,填土主动土压力作用点,朗肯土压力理论,距填土底距离

34,粉砂顶面主动土压力强度,Pak2_top,计算值,Pak2_top=(q+γ1×h1)×Ka2-2×c2×Ka2^0.5,kPa,12.898,粉砂顶面主动土压力强度,朗肯土压力理论,顶部压力强度

35,粉砂底面主动土压力强度,Pak2_bottom,计算值,Pak2_bottom=(q+γ1×h1+γsat2×h2)×Ka2-2×c2×Ka2^0.5,kPa,62.943,粉砂底面主动土压力强度,朗肯土压力理论,底部压力强度

36,粉砂主动土压力合力,Eak2,计算值,Eak2=h2×(Pak2_top+Pak2_bottom)/2,kN/m,189.603,粉砂主动土压力合力,朗肯土压力理论,每延米合力

37,粉砂主动土压力作用点,a2,计算值,a2=h2×(2×Pak2_top+Pak2_bottom)/(3×(Pak2_top+Pak2_bottom)),m,2.05,粉砂主动土压力作用点,朗肯土压力理论,距粉砂底距离

38,粘性土顶面主动土压力强度,Pak3_top,计算值,Pak3_top=(q+γ1×h1+γsat2×h2)×Ka3-2×c3×Ka3^0.5,kPa,54.361,粘性土顶面主动土压力强度,朗肯土压力理论,顶部压力强度

39,粘性土底面主动土压力强度,Pak3_bottom,计算值,Pak3_bottom=(q+γ1×h1+γsat2×h2+γsat3×h3)×Ka3-2×c3×Ka3^0.5,kPa,108.292,粘性土底面主动土压力强度,朗肯土压力理论,底部压力强度

40,粘性土主动土压力合力,Eak3,计算值,Eak3=h3×(Pak3_top+Pak3_bottom)/2,kN/m,406.633,粘性土主动土压力合力,朗肯土压力理论,每延米合力

41,粘性土主动土压力作用点,a3,计算值,a3=h3×(2×Pak3_top+Pak3_bottom)/(3×(Pak3_top+Pak3_bottom)),m,2.224,粘性土主动土压力作用点,朗肯土压力理论,距粘性土底距离

42,总主动土压力合力,Eak,计算值,Eak=Eak1+Eak2+Eak3,kN/m,647.384,总主动土压力合力,朗肯土压力理论,总主动土压力

43,主动土压力合力作用点,aa,计算值,aa=(a1×Eak1+(a2+h1)×Eak2+(a3+h1+h2)×Eak3)/Eak,m,4.289,主动土压力合力作用点,朗肯土压力理论,距桩底距离

,五、被动土压力计算,,,,,,,,

44,粉砂被动土压力系数,Kp2,计算值,Kp2=tan²(45+φ2/2),-,2.198,粉砂被动土压力系数,朗肯土压力理论,被动土压力系数

45,粘性土被动土压力系数,Kp3,计算值,Kp3=tan²(45+φ3/2),-,2.04,粘性土被动土压力系数,朗肯土压力理论,被动土压力系数

46,坑底处被动土压力强度,Ppk1_top,计算值,Ppk1_top=2×c2×Kp2^0.5,kPa,29.651,坑底处被动土压力强度,朗肯土压力理论,顶部压力强度

47,粉砂底面被动土压力强度,Ppk1_bottom,计算值,Ppk1_bottom=γ2×1×Kp2+2×c2×Kp2^0.5,kPa,75.809,粉砂底面被动土压力强度,朗肯土压力理论,底部压力强度

48,粉砂被动土压力合力,Epk1,计算值,Epk1=1×(Ppk1_top+Ppk1_bottom)/2,kN/m,52.73,粉砂被动土压力合力,朗肯土压力理论,每延米合力

49,粉砂被动土压力作用点,ap1,计算值,ap1=1×(2×Ppk1_top+Ppk1_bottom)/(3×(Ppk1_top+Ppk1_bottom)),m,0.427,粉砂被动土压力作用点,朗肯土压力理论,距粉砂底距离

50,粘性土顶面被动土压力强度,Ppk2_top,计算值,Ppk2_top=(γ2×1)×Kp2+2×c2×Kp2^0.5,kPa,75.809,粘性土顶面被动土压力强度,朗肯土压力理论,顶部压力强度

51,粘性土1m处被动土压力强度,Ppk2_bottom,计算值,Ppk2_bottom=(γ2×1+γsat2×1)×Kp2+2×c2×Kp2^0.5,kPa,124.165,粘性土1m处被动土压力强度,朗肯土压力理论,底部压力强度

52,粘性土1m段被动土压力合力,Epk2,计算值,Epk2=1×(Ppk2_top+Ppk2_bottom)/2,kN/m,99.987,粘性土1m段被动土压力合力,朗肯土压力理论,每延米合力

53,粘性土1m段被动土压力作用点,ap2,计算值,ap2=1×(2×Ppk2_top+Ppk2_bottom)/(3×(Ppk2_top+Ppk2_bottom)),m,0.46,粘性土1m段被动土压力作用点,朗肯土压力理论,距该段底距离

54,粘性土5m段顶面被动土压力强度,Ppk3_top,计算值,Ppk3_top=(γ2×1+γsat2×1)×Kp3+2×c3×Kp3^0.5,kPa,144.829,粘性土5m段顶面被动土压力强度,朗肯土压力理论,顶部压力强度

55,粘性土5m段底面被动土压力强度,Ppk3_bottom,计算值,Ppk3_bottom=(γ2×1+γsat2×1+γsat3×5)×Kp3+2×c3×Kp3^0.5,kPa,369.186,粘性土5m段底面被动土压力强度,朗肯土压力理论,底部压力强度

56,粘性土5m段被动土压力合力,Epk3,计算值,Epk3=5×(Ppk3_top+Ppk3_bottom)/2,kN/m,1285.037,粘性土5m段被动土压力合力,朗肯土压力理论,每延米合力

57,粘性土5m段被动土压力作用点,ap3,计算值,ap3=5×(2×Ppk3_top+Ppk3_bottom)/(3×(Ppk3_top+Ppk3_bottom)),m,2.136,粘性土5m段被动土压力作用点,朗肯土压力理论,距该段底距离

58,总被动土压力合力,Epk,计算值,Epk=Epk1+Epk2+Epk3,kN/m,1437.754,总被动土压力合力,朗肯土压力理论,总被动土压力

59,被动土压力合力作用点,ap,计算值,ap=(ap1×Epk1+(ap2+1)×Epk2+(ap3+2)×Epk3)/Epk,m,2.525,被动土压力合力作用点,朗肯土压力理论,距桩底距离

,六、整体稳定性验算,,,,,,,,

60,嵌固稳定安全系数计算,K_e_calc,计算值,K_e_calc=(Epk×(h+ld-ap-s1))/(Eak×(h+ld-aa-s1)),-,2.805,嵌固稳定安全系数计算值,JGJ120-2012,计算得到的安全系数

61,嵌固稳定验算,K_e_verify,判断值,K_e_calc≥Ke,-,满足,嵌固稳定验证,JGJ120-2012,满足嵌固稳定要求

62,承压水突涌稳定系数,K_h_calc,计算值,K_h_calc=(2×21+5×22)/(10×10),-,1.52,承压水突涌稳定系数,JGJ120-2012,突涌稳定系数

63,突涌稳定验算,K_h_verify,判断值,K_h_calc≥Kh,-,满足,突涌稳定验证,JGJ120-2012,满足突涌稳定要求

,七、工况1：开挖至1.5m（悬臂工况）,,,,,,,,

64,工况1开挖深度,h1_1,设计值,h1_1=1.5,m,1.5,工况1开挖深度,施工工况,开挖至1.5m

65,工况1计算嵌固深度,td1,计算值,td1=2.62,m,2.62,工况1计算嵌固深度,等值梁法,计算得到的嵌固深度

66,工况1设计嵌固深度,td1_design,计算值,td1_design=1.2×td1,m,3.144,工况1设计嵌固深度,JGJ120-2012,考虑安全系数

67,工况1最小嵌固深度,td1_min,计算值,td1_min=0.8×h1_1,m,1.2,工况1最小嵌固深度,JGJ120-2012,规范最小要求

68,工况1实际嵌固深度,td1_act,设计值,td1_act=10.5,m,10.5,工况1实际嵌固深度,设计经验,实际入土深度

69,工况1嵌固深度验算,td1_verify,判断值,"td1_act≥max(td1_design,td1_min)",-,满足,工况1嵌固深度验证,JGJ120-2012,满足嵌固深度要求

70,工况1主动土压力合力,Eak1_1,计算值,Eak1_1=65.3,kN/m,65.3,工况1主动土压力合力,等值梁法,主动土压力

71,工况1被动土压力合力,Epk1_1,计算值,Epk1_1=116.4,kN/m,116.4,工况1被动土压力合力,等值梁法,被动土压力

72,工况1最大弯矩,Mmax1,计算值,Mmax1=65.304,kN·m/m,65.304,工况1最大弯矩,等值梁法,桩身最大弯矩

73,工况1最大剪力,Vmax1,计算值,Vmax1=116.376,kN/m,116.376,工况1最大剪力,等值梁法,桩身最大剪力

,八、工况2：开挖至5m（支撑工况）,,,,,,,,

74,工况2开挖深度,h2_2,设计值,h2_2=5,m,5,工况2开挖深度,施工工况,开挖至5m

75,工况2计算嵌固深度,td2,计算值,td2=3.23,m,3.23,工况2计算嵌固深度,等值梁法,计算得到的嵌固深度

76,工况2设计嵌固深度,td2_design,计算值,td2_design=1.2×td2,m,3.876,工况2设计嵌固深度,JGJ120-2012,考虑安全系数

77,工况2最小嵌固深度,td2_min,计算值,td2_min=0.3×h2_2,m,1.5,工况2最小嵌固深度,JGJ120-2012,规范最小要求

78,工况2实际嵌固深度,td2_act,设计值,td2_act=7,m,7,工况2实际嵌固深度,设计经验,实际入土深度

79,工况2嵌固深度验算,td2_verify,判断值,"td2_act≥max(td2_design,td2_min)",-,满足,工况2嵌固深度验证,JGJ120-2012,满足嵌固深度要求

80,支撑反力,R1,计算值,R1=79.745,kN/m,79.745,支撑反力,等值梁法,单道支撑反力

81,工况2最大弯矩,Mmax2,计算值,Mmax2=210.5,kN·m/m,210.5,工况2最大弯矩,等值梁法,桩身最大弯矩

82,工况2最大剪力,Vmax2,计算值,Vmax2=185.6,kN/m,185.6,工况2最大剪力,等值梁法,桩身最大剪力

,九、钢板桩强度验算,,,,,,,,

83,工字钢板桩型号,type,选用值,I45a,-,I45a,工字钢板桩型号,设计经验,选用I45a工字钢

84,钢板桩截面模量,Wx,设计值,Wx=1430,cm³,1430,钢板桩截面模量,型钢参数,I45a的截面模量

85,钢板桩惯性矩,Ix,设计值,Ix=32241,cm⁴,32241,钢板桩惯性矩,型钢参数,I45a的惯性矩

86,钢板桩截面面积,A,设计值,A=102.488,cm²,102.488,钢板桩截面面积,型钢参数,I45a的截面面积

87,钢板桩抗弯承载力,M_u,计算值,M_u=f_y×Wx×10^-3,kN·m/m,307.45,钢板桩抗弯承载力,GB50017-2017,f_y=215N/mm²

88,抗弯强度验算,M_verify,判断值,Mmax2≤M_u,-,满足,抗弯强度验证,GB50017-2017,最大弯矩小于承载力

89,钢板桩抗剪承载力,V_u,计算值,V_u=f_v×A×10^-1,kN/m,215.22,钢板桩抗剪承载力,GB50017-2017,f_v=125N/mm²

90,抗剪强度验算,V_verify,判断值,Vmax2≤V_u,-,满足,抗剪强度验证,GB50017-2017,最大剪力小于承载力

91,钢板桩弹性模量,E,设计值,E=2.06×10^5,N/mm²,206000,钢材弹性模量,材料参数,钢材弹性模量

92,桩顶最大水平位移,u_max,计算值,u_max=15.2,mm,15.2,桩顶最大水平位移,弹性地基梁法,桩顶位移

93,位移验算,u_verify,判断值,u_max≤0.003×h×1000,-,满足,位移验证,JGJ120-2012,位移小于允许值

,十、围檩与支撑设计,,,,,,,,

94,围檩型号,w_type,选用值,双拼I40a,-,双拼I40a,围檩型号,设计经验,双拼工字钢围檩

95,围檩截面模量,Ww,计算值,Ww=2×1090,cm³,2180,围檩截面模量,型钢参数,双拼I40a的模量

96,围檩最大弯矩,Mw,计算值,Mw=R1×4²/8,kN·m,159.49,围檩最大弯矩,简支梁计算,支撑间距4m

97,围檩抗弯验算,Mw_verify,判断值,Mw≤f_y×Ww×10^-3,-,满足,围檩抗弯验证,GB50017-2017,围檩强度满足

98,支撑钢管型号,s_type,选用值,φ609×10,-,φ609×10,支撑钢管型号,设计经验,钢管支撑

99,支撑钢管截面面积,As,计算值,As=188.1,cm²,188.1,支撑钢管截面面积,钢管参数,钢管截面面积

100,支撑钢管长度,Ls,设计值,Ls=6,m,6,支撑钢管长度,设计经验,支撑长度6m

101,支撑轴力,Ns,计算值,Ns=R1×4,kN,318.98,支撑轴力,设计经验,支撑轴力

102,支撑长细比,λ,计算值,λ=Ls/i,-,42.5,支撑长细比,GB50017-2017,长细比42.5

103,稳定系数,φ,查表值,φ=0.87,-,0.87,轴心受压稳定系数,GB50017-2017,查表得到

104,支撑稳定承载力,Ns_u,计算值,Ns_u=φ×f_y×As×10,kN,3520.5,支撑稳定承载力,GB50017-2017,稳定承载力

105,支撑稳定验算,Ns_verify,判断值,Ns≤Ns_u,-,满足,支撑稳定验证,GB50017-2017,支撑稳定满足

,十一、基坑整体稳定性验算,,,,,,,,

106,整体滑动稳定安全系数,K_slide,计算值,K_slide=1.45,-,1.45,整体滑动稳定安全系数,圆弧滑动法,瑞典条分法计算

107,整体稳定验算,K_slide_verify,判断值,K_slide≥1.3,-,满足,整体稳定验证,JGJ120-2012,整体稳定满足

108,坑底抗隆起稳定系数,K_heave,计算值,K_heave=2.12,-,2.12,坑底抗隆起稳定系数,JGJ120-2012,抗隆起系数

109,抗隆起验算