板桩支护计算悬臂计算书Word格式文档下载.docx

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10

黏土

17.8

14.43

9.72

20

粉土

1.7

19.8

6.89

30.39

22

粉质黏土

3.3

19.6

14.31

15.54

8

21.1

16.22

4、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）

矩形局部荷载

10.7

14

5、计算系数

结构重要性系数γ0

0.9

综合分项系数γF

嵌固稳定安全系数Ke

1.2

圆弧滑动稳定安全系数Ks

1.25

总体示意图

土压力分布示意图

附加荷载布置图

二、根据实际嵌固深度计算支护桩稳定性

1、主动土压力计算

1）主动土压力系数

Ka1=tan2（45°

-φ1/2）=tan2（45-10/2）=0.704；

Ka2=tan2（45°

-φ2/2）=tan2（45-10/2）=0.704；

Ka3=tan2（45°

-φ3/2）=tan2（45-10/2）=0.704；

Ka4=tan2（45°

-φ4/2）=tan2（45-9.72/2）=0.711；

Ka5=tan2（45°

-φ5/2）=tan2（45-30.39/2）=0.328；

Ka6=tan2（45°

-φ6/2）=tan2（45-15.54/2）=0.577；

2）土压力、地下水产生的水平荷载

第1层土：

0-0m

H1'

=[∑γ0h0+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1））]/γi=[0+0]/18=0m

Pak1上=γ1H1'

Ka1-2c1Ka10.5=18×

0×

0.704-2×

12×

0.7040.5=-20.138kN/m2

Pak1下=γ1（h1+H1'

）Ka1-2c1Ka10.5=18×

（0+0）×

第2层土：

0-2.5m

H2'

=[∑γ1h1+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1））]/γi=[0+0]/18=0m

Pak2上=γ2H2'

Ka2-2c2Ka20.5=18×

Pak2下=γ2（h2+H2'

）Ka2-2c2Ka20.5=18×

（2.5+0）×

0.7040.5=11.546kN/m2

第3层土：

2.5-4m

H3'

=[∑γ2h2+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1））]/γsati=[45+0]/18=2.5m

Pak3上=γsat3H3'

Ka3-2c3Ka30.5=18×

2.5×

Pak3下=γsat3（h3+H3'

）Ka3-2c3Ka30.5=18×

（1.5+2.5）×

0.7040.5=30.556kN/m2

第4层土：

4-8m

H4'

=[∑γ3h3+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1））]/γsati=[72+0]/20=3.6m

Pak4上=γsat4H4'

Ka4-2c4Ka40.5=20×

3.6×

0.711-2×

14.43×

0.7110.5=26.863kN/m2

Pak4下=γsat4（h4+H4'

）Ka4-2c4Ka40.5=20×

（4+3.6）×

0.7110.5=83.752kN/m2

第5层土：

8-9.7m

H5'

=[∑γ4h4+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1））]/γsati=[152+0]/22=6.909m

Pak5上=γsat5H5'

Ka5-2c5Ka50.5=22×

6.909×

0.328-2×

6.89×

0.3280.5=41.981kN/m2

Pak5下=γsat5（h5+H5'

）Ka5-2c5Ka50.5=22×

（1.7+6.909）×

0.3280.5=54.253kN/m2

第6层土：

9.7-12m

H6'

=[∑γ5h5+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1））]/γsati=[189.4+0]/22=8.609m

Pak6上=γsat6H6'

Ka6-2c6Ka60.5=22×

8.609×

0.577-2×

14.31×

0.5770.5=87.612kN/m2

Pak6下=γsat6（h6+H6'

）Ka6-2c6Ka60.5=22×

（2.3+8.609）×

0.5770.5=116.828kN/m2

3）水平荷载

临界深度：

Z0=2.5-Pak2下h2/（Pak2上+Pak2下）=2.5-11.546×

2.5/（20.138+11.546）=1.589m；

第1层土

Eak1=0kN；

第2层土

Eak2=0.5Pak2下（2.5-Z0）ba=0.5×

11.546×

（2.5-1.589）×

1=5.259kN；

aa2=（2.5-Z0）/3+∑h3=（2.5-1.589）/3+9.5=9.804m；

第3层土

Eak3=h3（Pak3上+Pak3下）ba/2=1.5×

（11.546+30.556）×

1/2=31.576kN；

aa3=h3（2Pak3上+Pak3下）/（3Pak3上+3Pak3下）+∑h4=1.5×

（2×

11.546+30.556）/（3×

11.546+3×

30.556）+8=8.637m；

第4层土

Eak4=h4（Pak4上+Pak4下）ba/2=4×

（26.863+83.752）×

1/2=221.229kN；

aa4=h4（2Pak4上+Pak4下）/（3Pak4上+3Pak4下）+∑h5=4×

26.863+83.752）/（3×

26.863+3×

83.752）+4=5.657m；

第5层土

Eak5=h5（Pak5上+Pak5下）ba/2=1.7×

（41.981+54.253）×

1/2=81.799kN；

aa5=h5（2Pak5上+Pak5下）/（3Pak5上+3Pak5下）+∑h6=1.7×

41.981+54.253）/（3×

41.981+3×

54.253）+2.3=3.114m；

第6层土

Eak6=h6（Pak6上+Pak6下）ba/2=2.3×

（87.612+116.828）×

1/2=235.106kN；

aa6=h6（2Pak6上+Pak6下）/（3Pak6上+3Pak6下）=2.3×

87.612+116.828）/（3×

87.612+3×

116.828）=1.095m；

土压力合力：

Eak=ΣEaki=0+5.259+31.576+221.229+81.799+235.106=574.969kN；

合力作用点：

aa=Σ（aaiEaki）/Eak=（0×

0+9.804×

5.259+8.637×

31.576+5.657×

221.229+3.114×

81.799+1.095×

235.106）/574.969=3.632m；

2、被动土压力计算

1）被动土压力系数

Kp1=tan2（45°

+φ1/2）=tan2（45+9.72/2）=1.406；

Kp2=tan2（45°

+φ2/2）=tan2（45+9.72/2）=1.406；

Kp3=tan2（45°

+φ3/2）=tan2（45+30.39/2）=3.048；

Kp4=tan2（45°

+φ4/2）=tan2（45+15.54/2）=1.732；

5-6.5m

=[∑γ0h0]/γi=[0]/17.8=0m

Ppk1上=γ1H1'

Kp1+2c1Kp10.5=17.8×

1.406+2×

1.4060.5=34.224kN/m2

Ppk1下=γ1（h1+H1'

）Kp1+2c1Kp10.5=17.8×

（1.5+0）×

1.4060.5=71.771kN/m2

6.5-8m

=[∑γ1h1]/γsati=[26.7]/20=1.335m

Ppk2上=γsat2H2'

Kp2+2c2Kp20.5=20×

1.335×

Ppk2下=γsat2（h2+H2'

）Kp2+2c2Kp20.5=20×

（1.5+1.335）×

1.4060.5=113.959kN/m2

=[∑γ2h2]/γsati=[56.7]/22=2.577m

Ppk3上=γsat3H3'

Kp3+2c3Kp30.5=22×

2.577×

3.048+2×

3.0480.5=196.857kN/m2

Ppk3下=γsat3（h3+H3'

）Kp3+2c3Kp30.5=22×

（1.7+2.577）×

3.0480.5=310.838kN/m2

=[∑γ3h3]/γsati=[94.1]/22=4.277m

Ppk4上=γsat4H4'

Kp4+2c4Kp40.5=22×

4.277×

1.732+2×

1.7320.5=200.637kN/m2

Ppk4下=γsat4（h4+H4'

）Kp4+2c4Kp40.5=22×

（2.3+4.277）×

1.7320.5=288.272kN/m2

Epk1=bah1（Ppk1上+Ppk1下）/2=1×

1.5×

（34.224+71.771）/2=79.496kN；

ap1=h1（2Ppk1上+Ppk1下）/（3Ppk1上+3Ppk1下）+∑h2=1.5×

34.224+71.771）/（3×

34.224+3×

71.771）+5.5=6.161m；

Epk2=bah2（Ppk2上+Ppk2下）/2=1×

（71.771+113.959）/2=139.297kN；

ap2=h2（2Ppk2上+Ppk2下）/（3Ppk2上+3Ppk2下）+∑h3=1.5×

71.771+113.959）/（3×

71.771+3×

113.959）+4=4.693m；

Epk3=bah3（Ppk3上+Ppk3下）/2=1×

1.7×

（196.857+310.838）/2=431.541kN；

ap3=h3（2Ppk3上+Ppk3下）/（3Ppk3上+3Ppk3下）+∑h4=1.7×

196.857+310.838）/（3×

196.857+3×

310.838）+2.3=3.086m；

Epk4=bah4（Ppk4上+Ppk4下）/2=1×

2.3×

（200.637+288.272）/2=562.245kN；

ap4=h4（2Ppk4上+Ppk4下）/（3Ppk4上+3Ppk4下）=2.3×

200.637+288.272）/（3×

200.637+3×

288.272）=1.081m；

Epk=ΣEpki=79.496+139.297+431.541+562.245=1212.579kN；

ap=Σ（apiEpki）/Epk=（6.161×

79.496+4.693×

139.297+3.086×

431.541+1.081×

562.245）/1212.579=2.543m；

3、嵌固稳定性验算

参考《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012，第4.2.1条

被动土压力合力到桩底的距离ap1=ap=2.543m

主动土压力合力到桩底的距离aa1=aa=3.632m

Epkap1/（Eakaa1）=1212.579×

2.543/（574.969×

3.632）=1.477≥Ke=1.2

满足要求！

4、整体滑动稳定性验算

圆弧滑动条分法示意图

Ksi=∑{cjlj+[（qjbj+ΔGj）cosθj-μjlj]tanφj}/∑（qjbj+ΔGj）sinθ

cj、φj──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）；

θj──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/cosθj；

qj──作用在第j土条上的附加分布荷载标准值（kPa）；

ΔGj──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＝γwhwaj，在基坑内侧，可取uj＝γwhwpj；

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；

γw──地下水重度（kN/m3）；

hwaj──基坑外侧第j土条滑弧面中点的压力水头（m）；

hwpj──基坑内侧第j土条滑弧面中点的压力水头（m）；

min{Ks1，Ks2，……，Ksi，……}=1.266≥Ks=1.25

三、确定支护桩最小嵌固深度，并分析各工况下支护桩受力

工况1：

开挖至基坑底部，开挖深度为5m

1、计算嵌固深度确定

要使板桩保持稳定，当前开挖工况下嵌固深度需满足主动土压力造成的弯矩、基坑内侧被动土压力造成的弯矩总和平衡，即ΣM=0;

同时需满足《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.2.7条，对悬臂式支护结构，嵌固深度不小于0.8倍的开挖深度。

根据以上条件，通过试算法得到，计算嵌固深度为t=4.92m。

4.92m深度以下土压力计算时不考虑。

考虑嵌固稳定安全系数1.2后，并满足规范最小嵌固深度要求，当前开挖工况支护桩实际嵌固深度7m≥max（1.2×

4.92，0.8×

5）=5.904m

当前工况支护桩嵌固深度满足要求！

2、当前工况下计算嵌固深度范围内的土压力计算

参考《规范》JGJ120-2012，计算支护桩结构时，只考虑弯矩平衡点以上部分（即：

计算锚固深度范围内）的土压力，所以当前工况下只显示锚固深度为4.92m范围的土压力。

1）主动土压力计算

①主动土压力系数

②土压力、地下水产生的水平荷载

9.7-9.92m

（0.22+8.609）×

0.5770.5=90.406kN/m2

2）被动土压力计算

①被动土压力系数

（0.22+4.277）×

1.7320.5=209.02kN/m2

3、支护桩受力分析

由于支护桩中心距ba为1m

则单根支护桩各位置主动土压力线荷载为：

qak=Pak×

ba；

单根支护桩各位置被动土压力线荷载为：

qpk=Ppk×

支护桩计算简图如下：

工况1支护桩计算简图

弯矩图（kN·

m）

Mk=280.115kN·

m

剪力图（kN）

Vk=335.95kN

四、支护桩计算

1、支护桩材料参数

钢桩型号

50a号工字钢

钢桩放置方式

翼缘板平行基坑边

惯性矩I（cm4）

46500

截面抵抗矩W（cm3）

1860

钢材的弹性模量E（N/mm2）

206000

钢材的抗弯强度设计值f（N/mm2）

205

钢材的抗剪强度设计值τ（N/mm2）

125

材料截面塑性发展系数γ

1.05

2、强度设计值确定

Mk=max（280.115）=280.115kN·

M=γ0γFMk=0.9×

0.9×

280.115=226.893kN·

Vk=max（335.95）=335.95kN·

V=γ0γFVk=0.9×

335.95=272.12kN

3、材料的强度计算

1）支护桩强度计算

σmax=M/（γW）=226.893×

106/（1.05×

1860×

103）=116.177N/mm2≤[f]=205N/mm2

S=bh2/8