悬臂支护结构设计计算书钢板桩Word文档下载推荐.docx

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是

粉砂

12.3

18.5

3

28

22

3.6

21

6

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

1.5

/

条形局部荷载

0.75

矩形局部荷载

4、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

流土稳定性安全系数Kf

1.4

二、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

1）主动土压力系数

Ka1=tan2（45°

-φ1/2）=tan2（45-20/2）=0.49；

Ka2=tan2（45°

-φ2/2）=tan2（45-20/2）=0.49；

Ka3=tan2（45°

-φ3/2）=tan2（45-20/2）=0.49；

Ka4=tan2（45°

-φ4/2）=tan2（45-28/2）=0.361；

Ka5=tan2（45°

-φ5/2）=tan2（45-28/2）=0.361；

Ka6=tan2（45°

-φ6/2）=tan2（45-28/2）=0.361；

2）土压力、地下水产生的水平荷载

第1层土：

0-0.7m

H1'

=[∑γ0h0+∑q1]/γi=[0+1.5]/18=0.083m

Pak1上=γ1H1'

Ka1-2c1Ka10.5=18×

0.083×

0.49-2×

2×

0.490.5=-2.068kN/m2

Pak1下=γ1（h1+H1'

）Ka1-2c1Ka10.5=18×

（0.7+0.083）×

0.490.5=4.106kN/m2

第2层土：

0.7-2m

H2'

=[∑γ1h1+∑q1]/γsati=[12.6+1.5]/20=0.705m

Pak2上=[γsat2H2'

-γw（∑h1-ha）]Ka2-2c2Ka20.5+γw（∑h1-ha）=[20×

0.705-10×

（0.7-0.7）]×

0.490.5+10×

（0.7-0.7）=4.109kN/m2

Pak2下=[γsat2（H2'

+h2）-γw（∑h1-ha）]Ka2-2c2Ka20.5+γw（∑h1-ha）=[20×

（0.705+1.3）-10×

（2-0.7）]×

（2-0.7）=23.479kN/m2

第3层土：

2-3.1m

H3'

=[∑γ2h2+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）]/γsati=[38.6+1.5+0]/20=2.005m

Pak3上=[γsat3H3'

-γw（∑h2-ha）]Ka3-2c3Ka30.5+γw（∑h2-ha）=[20×

2.005-10×

Pak3下=[γsat3（H3'

+h3）-γw（∑h2-ha）]Ka3-2c3Ka30.5+γw（∑h2-ha）=[20×

（2.005+1.1）-10×

（3.1-0.7）]×

（3.1-0.7）=39.869kN/m2

第4层土：

3.1-5m

H4'

=[∑γ3h3+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）]/γsati=[60.6+1.5+0]/22=2.823m

Pak4上=[γsat4H4'

-γw（∑h3-ha）]Ka4-2c4Ka40.5+γw（∑h3-ha）=[22×

2.823-10×

0.361-2×

3×

0.3610.5+10×

（3.1-0.7）=34.151kN/m2

Pak4下=[γsat4（H4'

+h4）-γw（∑h3-ha）]Ka4-2c4Ka40.5+γw（∑h3-ha）=[22×

（2.823+1.9）-10×

（5-0.7）]×

（5-0.7）=61.382kN/m2

第5层土：

5-6m

H5'

=[∑γ4h4+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1）]/γsati=[102.4+1.5+0+0]/22=4.723m

Pak5上=[γsat5H5'

-γw（∑h4-ha）]Ka5-2c5Ka50.5+γw（∑h4-ha）=[22×

4.723-10×

Pak5下=[γsat5（H5'

+h5）-γw（∑h4-ha）]Ka5-2c5Ka50.5+γw（∑h4-ha）=[22×

（4.723+1）-10×

（6-0.7）]×

（6-0.7）=75.714kN/m2

第6层土：

6-13m

H6'

=[∑γ5h5+∑q1+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1）]/γsati=[124.4+1.5+0]/22=5.723m

Pak6上=[γsat6H6'

-γw（∑h5-ha）]Ka6-2c6Ka60.5+γw（∑h5-ha）=[22×

5.723-10×

Pak6下=[γsat6（H6'

+h6）-γw（∑h5-ha）]Ka6-2c6Ka60.5+γw（∑h5-ha）=[22×

（5.723+7）-10×

（13-0.7）]×

（13-0.7）=176.038kN/m2

3）水平荷载

临界深度：

Z0=Pak1下h1/（Pak1上+Pak1下）=4.106×

0.7/（2.068+4.106）=0.466m；

第1层土

Eak1=0.5Pak1下Z0ba=0.5×

4.106×

0.466×

0.001=0.001kN；

aa1=Z0/3+∑h2=0.466/3+12.3=12.455m；

第2层土

Eak2=h2（Pa2上+Pa2下）ba/2=1.3×

（4.109+23.479）×

0.001/2=0.018kN；

aa2=h2（2Pa2上+Pa2下）/（3Pa2上+3Pa2下）+∑h3=1.3×

（2×

4.109+23.479）/（3×

4.109+3×

23.479）+11=11.498m；

第3层土

Eak3=h3（Pa3上+Pa3下）ba/2=1.1×

（23.479+39.869）×

0.001/2=0.035kN；

aa3=h3（2Pa3上+Pa3下）/（3Pa3上+3Pa3下）+∑h4=1.1×

23.479+39.869）/（3×

23.479+3×

39.869）+9.9=10.403m；

第4层土

Eak4=h4（Pa4上+Pa4下）ba/2=1.9×

（34.151+61.382）×

0.001/2=0.091kN；

aa4=h4（2Pa4上+Pa4下）/（3Pa4上+3Pa4下）+∑h5=1.9×

34.151+61.382）/（3×

34.151+3×

61.382）+8=8.86m；

第5层土

Eak5=h5（Pa5上+Pa5下）ba/2=1×

（61.382+75.714）×

0.001/2=0.069kN；

aa5=h5（2Pa5上+Pa5下）/（3Pa5上+3Pa5下）+∑h6=1×

61.382+75.714）/（3×

61.382+3×

75.714）+7=7.483m；

第6层土

Eak6=h6（Pa6上+Pa6下）ba/2=7×

（75.714+176.038）×

0.001/2=0.881kN；

aa6=h6（2Pa6上+Pa6下）/（3Pa6上+3Pa6下）=7×

75.714+176.038）/（3×

75.714+3×

176.038）=3.035m；

土压力合力：

Eak=ΣEaki=0.001+0.018+0.035+0.091+0.069+0.881=1.095kN；

合力作用点：

aa=Σ（aaiEaki）/Eak=（12.455×

0.001+11.498×

0.018+10.403×

0.035+8.86×

0.091+7.483×

0.069+3.035×

0.881）/1.095=4.183m；

2、被动土压力计算

1）被动土压力系数

Kp1=tan2（45°

+φ1/2）=tan2（45+28/2）=2.77；

Kp2=tan2（45°

+φ2/2）=tan2（45+28/2）=2.77；

4.5-11.3m

=[∑γ0h0]/γi=[0]/18.5=0m

Ppk1上=γ1H1'

Kp1+2c1Kp10.5=18.5×

0×

2.77+2×

2.770.5=9.986kN/m2

Ppk1下=γ1（h1+H1'

）Kp1+2c1Kp10.5=18.5×

（6.8+0）×

2.770.5=358.452kN/m2

11.3-13m

=[∑γ1h1]/γsati=[125.8]/22=5.718m

Ppk2上=[γsat2H2'

-γw（∑h1-hp）]Kp2+2c2Kp20.5+γw（∑h1-hp）=[22×

5.718-10×

（6.8-6.8）]×

2.770.5+10×

（6.8-6.8）=358.441kN/m2

Ppk2下=[γsat2（H2'

+h2）-γw（∑h1-hp）]Kp2+2c2Kp20.5+γw（∑h1-hp）=[22×

（5.718+1.7）-10×

（8.5-6.8）]×

（8.5-6.8）=431.949kN/m2

Epk1=bah1（Pp1上+Pp1下）/2=0.001×

6.8×

（9.986+358.452）/2=1.253kN；

ap1=h1（2Pp1上+Pp1下）/（3Pp1上+3Pp1下）+∑h2=6.8×

9.986+358.452）/（3×

9.986+3×

358.452）+1.7=4.028m；

Epk2=bah2（Pp2上+Pp2下）/2=0.001×

1.7×

（358.441+431.949）/2=0.672kN；

ap2=h2（2Pp2上+Pp2下）/（3Pp2上+3Pp2下）=1.7×

358.441+431.949）/（3×

358.441+3×

431.949）=0.824m；

Epk=ΣEpki=1.253+0.672=1.925kN；

ap=Σ（apiEpki）/Epk=（4.028×

1.253+0.824×

0.672）/1.925=2.91m；

3、基坑内侧土反力计算

-φ1/2）=tan2（45-28/2）=0.361；

-φ2/2）=tan2（45-28/2）=0.361；

Psk1上=（0.2φ12-φ1+c1）∑h0（1-∑h0/ld）υ/υb+γ1H1'

Ka1=（0.2×

282-28+3）×

（1-0/8.5）×

0.005/0.01+18.5×

0.361=0kN/m2

Psk1下=（0.2φ12-φ1+c1）∑h1（1-∑h1/ld）υ/υb+γ1（h1+H1'

）Ka1=（0.2×

（1-6.8/8.5）×

（0+6.8）×

0.361=135.038kN/m2

Psk2上=（0.2φ22-φ2+c2）∑h1（1-∑h1/ld）υ/υb+[γsat2H2'

-γw（∑h1-hp）]Kp2+γw（∑h1-hp）=（0.2×

5/10+[22×

0.361+10×

（6.8-6.8）=135.036kN/m2

Psk2下=（0.2φ22-φ2+c2）∑h2（1-∑h2/ld）υ/υb+[γsat2（H2'

+h2）-γw（∑h2-hp）]Kp2+γw（∑h2-hp）=（0.2×

8.5×

（1-8.5/8.5）×

（8.5-6.8）=69.777kN/m2

Psk1=b0h1（Ps1上+Ps1下）/2=0.001×

（0+135.038）/2=0.459kN；

as1=h1（2Ps1上+Ps1下）/（3Ps1上+3Ps1下）+∑h2=6.8×

0+135.038）/（3×

0+3×

135.038）+1.7=3.967m；

Psk2=b0h2（Ps2上+Ps2下）/2=0.001×

（135.036+69.777）/2=0.174kN；

as2=h2（2Ps2上+Ps2下）/（3Ps2上+3Ps2下）=1.7×

135.036+69.777）/（3×

135.036+3×

69.777）=0.94m；

Ppk=ΣPpki=0.459+0.174=0.633kN；

as=Σ（asiPski）/Ppk=（3.967×

0.459+0.94×

0.174）/0.633=3.135m；

Psk=0.633kN≤Ep=1.925kN

满足要求！

三、稳定性验算

1、嵌固稳定性验算

Epkapl/（Eakaal）=1.925×

2.91/（1.095×

4.183）=1.223≥Ke=1.2

2、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，……}=-0.389<

Ks=1.25

不满足要求，增加支挡构件的嵌固深度或选用其它支挡形式！

3、渗透稳定性验算

渗透稳定性简图

匀质含水层中，地下水渗流的稳定性验算：

∑γ'

=∑（γsati-γw）hi/H=[（18-10）×

0.7+（18-10）×

2.4+（22-10）×

1.4]/4.5=9.244

（2ld+0.8D1）∑γ`/（Δhγw）=（2×

8.5+0.8×

0.5）×

9.244/（5×

10）=3.217

（2ld+0.8D1）∑γ`/（Δhγw）=3.217≥Kf=1.4

四、结构计算

1、材料参数

钢桩类型

钢板

钢桩型号

400×

170×

15.5

钢材的惯性矩I（cm4）

4670

钢材的截面抵抗矩W（cm3）

362

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τ（N/mm2）

125

材料截面塑性发展系数γ

1.05

2、支护桩的受力简图

计算简图

弯矩图（kN·

m）

Mk=2.591kN.m

剪力图（kN）

Vk=0.64kN

3、强度设计值确定

M=γ0γFMk=0.9×

0.9×

2.591=2.099kN·

m

V=γ0γFVk=0.9×

0.64=0.518kN

4、材料的强度计算

σmax=M/（γW）=2.099×

106/（1.05×

362×

103）=5.522N/mm2≤[f]=205N/mm2

H`=（WH2-（H-t）2（W-2t））/（2（WH-（H-t）（W-2t））=（400×

1702-（170-15.5）2（400-2×

15.5））/（2（400×

170-（170-15.5）（400-2×

15.5））=125mm

S=t（H-H`）2=15.5×

（170-125）2=31388mm3,

τmax=VS/It=0.518×

31388×

103/（4670×

104×

15.5）=0.022N/mm2≤[f]=125N/mm2

结论和建议：

1.不满足要求，增加支挡构件的嵌固深度或选用其它支挡形式！