钢板桩基坑计算书.docx
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钢板桩基坑计算书
后丁香大桥钢板桩围堰计算书
后丁香大桥桥梁全长2830.8m，桥梁中心桩号为FK8+794.544。
桥梁上部结构类型为预应力砼悬浇箱梁及T梁，下部结构桥墩为柱式墩、桩基础，桥台肋板台。
31#~86#墩位于丁香湖内，其中31#~40#墩承台位于后丁香湖岸边浅水区，平均水深2.3m，承台高2m,承台底标高基本和河床持平。
桩基施工时采用围堰筑岛施工，承台施工采用钢板桩围堰支护施工。
桥梁承台横桥向长16.2m,顺桥向长5.9m，高2m。
考虑施工各种因素，承台采用18.6m*8.4m的钢板桩围堰施工。
施工地区地表1.5m筑岛回填土，回填土以下12m范围内为中砂（回填土，中砂物理参数在计算书中）。
设计钢板桩采用U575*180冷弯钢板桩，由于基坑深6m，钢板桩按12m计算稳定性，钢板桩围堰内做双拼40a工字钢围囹支撑。
钢板桩各项性能指标
型号
厚度t
公称宽度
公称高度
截面积
理论重量
惯性矩Ix
截面模量Wx
U600*240
11.5mm
600mm
240mm
132.86cm2
104.3kg/m
13695cm4
933.32cm3
U575*180
10mm
575mm
180mm
93.07cm2
77.6kg/m
5454cm4
455.18cm3
工字钢性能指标
型号
腹板厚度t
截面积
回转半径Ix/Sx
截面模量Wx
I40a
10.5mm
86.1cm2
34.1cm
1090cm3
用理正深基坑支护软件对基坑进行计算：
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[支护方案]
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连续墙支护
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[基本信息]
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内力计算方法
增量法
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑等级
一级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.10
基坑深度H（m）
6.000
嵌固深度（m）
6.000
墙顶标高（m）
0.000
连续墙类型
钢板桩
├每延米板桩截面面积A（cm2）
161.86
├每延米板桩壁惯性矩I（cm4）
9485.20
└每延米板桩抗弯模量W（cm3）
791.60
有无冠梁
无
放坡级数
0
超载个数
1
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[超载信息]
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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）
1
20.000
---
---
---
---
---
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[土层信息]
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土层数
3
坑内加固土
否
内侧降水最终深度（m）
6.000
外侧水位深度（m）
1.000
内侧水位是否随开挖过程变化
是
内侧水位距开挖面距离（m）
0.000
弹性法计算方法
m法
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[土层参数]
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层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角
（m）
（kN/m3）
（kN/m3）
（kPa）
（度）
1
素填土
1.50
18.0
8.0
15.00
13.00
2
中砂
5.50
20.0
10.0
0.00
33.00
3
中砂
6.00
20.0
10.0
---
---
层号
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角
水土
计算m值
抗剪强度
擦阻力（kPa）
水下（kPa）
水下（度）
（MN/m4）
（kPa）
1
20.0
10.00
10.00
分算
2.00
---
2
35.0
0.00
28.00
分算
18.48
---
3
35.0
0.00
28.00
合算
12.88
---
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[支锚信息]
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支锚道数
1
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
2.520
2.000
---
---
---
支锚
预加力
支锚刚度
锚固体
工况
抗拉力
道号
（kN）
（MN/m）
直径（mm）
号
（kN）
1
60.00
319.00
---
2～
---
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[土压力模型及系数调整]
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弹性法土压力模型:
经典法土压力模型:
层号
土类名称
水土
水压力
主动土压力
被动土压力
被动土压力
调整系数
调整系数
调整系数
最大值（kPa）
1
素填土
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
中砂
分算
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
中砂
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
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[设计结果]
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[结构计算]
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各工况：
内力位移包络图：
地表沉降图：
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[整体稳定验算]
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计算方法：
瑞典条分法
应力状态：
总应力法
条分法中的土条宽度:
0.50m
滑裂面数据
整体稳定安全系数Ks=1.952
圆弧半径（m）R=11.180
圆心坐标X（m）X=-0.746
圆心坐标Y（m）Y=5.121
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[抗倾覆稳定性验算]
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抗倾覆安全系数:
Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力
决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma——主动土压力对桩底的弯矩;
注意：
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1内撑793.651---
Ks=3.372>=1.200,满足规范要求。
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[抗隆起验算]
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Prandtl（普朗德尔）公式（Ks>=1.1～1.2），注：
安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97（冶金部）:
Ks=6.873>=1.1,满足规范要求。
Terzaghi（太沙基）公式（Ks>=1.15～1.25），注：
安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97（冶金部）:
Ks=8.315>=1.15,满足规范要求。
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[抗管涌验算]
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抗管涌稳定安全系数（K>=1.5）:
式中γ0———侧壁重要性系数;
γ'———土的有效重度（kN/m3）;
γw———地下水重度（kN/m3）;
h'———地下水位至基坑底的距离（m）;
D———桩（墙）入土深度（m）;
K=3.073>=1.5,满足规范要求。
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[承压水验算]
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式中Pcz———基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力（kN/m2）;
Pwy———承压水层的水头压力（kN/m2）;
Ky———抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。
Ky=110.00/40.00=2.75>=1.20
基坑底部土抗承压水头稳定!
根据理正深基坑支护软件计算得：
整体稳定性安全系数K=1.952；
抗倾覆安全性系数Ks=3.372>1.2，满足规范要求；
基坑底抗隆起安全系数Ks=8.315>1.5，满足规范要求；
抗管涌安全系数K=3.073>1.5,满足规范要求；
抗承压水头的稳定性安全系数Ky=2.75>1.5,满足规范要求；
钢板桩承受最大剪应力M=196.64KN；
钢板桩承受最大弯矩M=419.57KN*m。
对钢板桩性能进行验算：
钢板桩截面抵抗矩W=M/σ=419.57KN*m/180MPa*1.5=893cm3>455.18cm3,因此U575*180（t=10mm）型钢板桩不能满足要求，需要选用截面抵抗矩W=933.32cm3的U600*240（t=11.5mm）型钢板桩。
对基坑围囹支撑进行计算：
钢板桩在支撑处最大剪应力t=196.64KN，因此支撑对钢板桩的支撑力F=196.64KN*m，对围囹支撑建模：
受力分析图
弯矩图
剪力图
轴力图
模型中围囹在四个拐角处弯矩、剪力值比较大，施工中需对拐角焊接小斜撑进行加强，检算时取边梁弯矩为控制值。
边梁最大弯矩值：
Mmax＝207.36kN·m
边梁最大剪力值：
Qmax＝404.66kN
八字撑及顶撑最大轴力值：
Nmax＝707.78kN
σmax=Mmax/Wx=95.1MPa<［σ］=215MPa
τ=Q/（I/S）/tw=56.5MPa<［τ］=125MPa
顶撑（2I40a）可受轴力N=48.5cm2×2×215MPa=2085500N=2085.5KN＞Nmax，因此2I40a工字钢满足结构受力要求。
本结构设计满足规范要求。
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