悬臂支护结构设计计算书Word文档格式.docx

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水土分算

填土

2

19

10

20

否

粘性土

3.5

21

15

18

22

是

16

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

/

条形局部荷载

4

矩形局部荷载

5

4、计算系数

结构重要性系数γ0

1

综合分项系数γF

1.25

嵌固稳定安全系数Ke

圆弧滑动稳定安全系数Ks

1.3

突涌稳定安全系数Kh

1.1

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（45-12/2）=0.656；

Ka2=tan2（45°

-φ2/2）=tan2（45-12/2）=0.656；

Ka3=tan2（45°

-φ3/2）=tan2（45-18/2）=0.528；

Ka4=tan2（45°

-φ4/2）=tan2（45-18/2）=0.528；

2）土压力、地下水产生的水平荷载

第1层土：

0-0.8m

H1'

=[∑γ0h0+∑q1]/γi=[0+3]/19=0.158m

Pak1上=γ1H1'

Ka1-2c1Ka10.5=19×

0.158×

0.656-2×

10×

0.6560.5=-14.229kN/m2

Pak1下=γ1（h1+H1'

）Ka1-2c1Ka10.5=19×

（0.8+0.158）×

0.6560.5=-4.258kN/m2

第2层土：

0.8-2m

H2'

=[∑γ1h1+∑q1]/γsati=[15.2+3]/20=0.91m

Pak2上=γsat2H2'

Ka2-2c2Ka20.5=20×

0.91×

0.6560.5=-4.26kN/m2

Pak2下=γsat2（h2+H2'

）Ka2-2c2Ka20.5=20×

（1.2+0.91）×

0.6560.5=11.484kN/m2

第3层土：

2-4m

H3'

=[∑γ2h2+∑q1]/γsati=[39.2+3]/22=1.918m

Pak3上=[γsat3H3'

-γw（∑h2-ha）]Ka3-2c3Ka30.5+γw（∑h2-ha）=[22×

1.918-10×

（2-0.8）]×

0.528-2×

15×

0.5280.5+10×

（2-0.8）=6.144kN/m2

Pak3下=[γsat3（H3'

+h3）-γw（∑h2-ha）]Ka3-2c3Ka30.5+γw（∑h2-ha）=[22×

（1.918+2）-10×

（4-0.8）]×

（4-0.8）=38.816kN/m2

第4层土：

4-5.5m

H4'

=[∑γ3h3+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）]/γsati=[83.2+3+1.167]/22=3.971m

Pak4上=[γsat4H4'

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

3.971-10×

（4-0.8）=39.432kN/m2

Pak4下=[γsat4（H4'

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

（3.971+1.5）-10×

（5.5-0.8）]×

（5.5-0.8）=63.936kN/m2

3）水平荷载

临界深度：

Z0=Pak2下h2/（Pak2上+Pak2下）=11.484×

1.2/（4.26+11.484）=0.875m；

第1层土

Eak1=0kN；

第2层土

Eak2=0.5Pak2下Z0ba=0.5×

11.484×

0.875×

0.5=2.512kN；

aa2=Z0/3+∑h3=0.875/3+3.5=3.792m；

第3层土

Eak3=h3（Pa3上+Pa3下）ba/2=2×

（6.144+38.816）×

0.5/2=22.48kN；

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

（2×

6.144+38.816）/（3×

6.144+3×

38.816）+1.5=2.258m；

第4层土

Eak4=h4（Pa4上+Pa4下）ba/2=1.5×

（39.432+63.936）×

0.5/2=38.763kN；

aa4=h4（2Pa4上+Pa4下）/（3Pa4上+3Pa4下）=1.5×

39.432+63.936）/（3×

39.432+3×

63.936）=0.691m；

土压力合力：

Eak=ΣEaki=0+2.512+22.48+38.763=63.755kN；

合力作用点：

aa=Σ（aaiEaki）/Eak=（0×

0+3.792×

2.512+2.258×

22.48+0.691×

38.763）/63.755=1.366m；

2、被动土压力计算

1）被动土压力系数

Kp1=tan2（45°

+φ1/2）=tan2（45+18/2）=1.894；

Kp2=tan2（45°

+φ2/2）=tan2（45+18/2）=1.894；

2.5-3.7m

=[∑γ0h0]/γi=[0]/21=0m

Ppk1上=γ1H1'

Kp1+2c1Kp10.5=21×

0×

1.894+2×

1.8940.5=41.287kN/m2

Ppk1下=γ1（h1+H1'

）Kp1+2c1Kp10.5=21×

（1.2+0）×

1.8940.5=89.016kN/m2

3.7-5.5m

=[∑γ1h1]/γsati=[25.2]/22=1.145m

Ppk2上=[γsat2H2'

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

1.145-10×

（1.2-1.2）]×

1.8940.5+10×

（1.2-1.2）=88.997kN/m2

Ppk2下=[γsat2（H2'

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

（1.145+1.8）-10×

（3-1.2）]×

（3-1.2）=147.907kN/m2

Epk1=bah1（Pp1上+Pp1下）/2=0.5×

1.2×

（41.287+89.016）/2=39.091kN；

ap1=h1（2Pp1上+Pp1下）/（3Pp1上+3Pp1下）+∑h2=1.2×

41.287+89.016）/（3×

41.287+3×

89.016）+1.8=2.327m；

Epk2=bah2（Pp2上+Pp2下）/2=0.5×

1.8×

（88.997+147.907）/2=106.607kN；

ap2=h2（2Pp2上+Pp2下）/（3Pp2上+3Pp2下）=1.8×

88.997+147.907）/（3×

88.997+3×

147.907）=0.825m；

Epk=ΣEpki=39.091+106.607=145.698kN；

ap=Σ（apiEpki）/Epk=（2.327×

39.091+0.825×

106.607）/145.698=1.228m；

3、基坑内侧土反力计算

-φ1/2）=tan2（45-18/2）=0.528；

-φ2/2）=tan2（45-18/2）=0.528；

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

Ka1=（0.2×

182-18+15）×

（1-0/3）×

0.012/0.012+21×

0.528=0kN/m2

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

）Ka1=（0.2×

（1-1.2/3）×

（0+1.2）×

0.528=57.802kN/m2

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

-γw（∑h1-hp）]Kp2+γw（∑h1-hp）=（0.2×

12/12+[22×

0.528+10×

（1.2-1.2）=57.796kN/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×

3×

（1-3/3）×

（3-1.2）=42.705kN/m2

Psk1=b0h1（Ps1上+Ps1下）/2=0.5×

（0+57.802）/2=17.341kN；

as1=h1（2Ps1上+Ps1下）/（3Ps1上+3Ps1下）+∑h2=1.2×

0+57.802）/（3×

0+3×

57.802）+1.8=2.2m；

Psk2=b0h2（Ps2上+Ps2下）/2=0.5×

（57.796+42.705）/2=45.225kN；

as2=h2（2Ps2上+Ps2下）/（3Ps2上+3Ps2下）=1.8×

57.796+42.705）/（3×

57.796+3×

42.705）=0.945m；

Ppk=ΣPpki=17.341+45.225=62.566kN；

as=Σ（asiPski）/Ppk=（2.2×

17.341+0.945×

45.225）/62.566=1.293m；

Psk=62.566kN≤Ep=145.698kN

满足要求！

三、稳定性验算

1、嵌固稳定性验算

Epkapl/（Eakaal）=145.698×

1.228/（63.755×

1.366）=2.054≥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，……}=1.741≥Ks=1.3

3、渗透稳定性验算

渗透稳定性简图

承压水作用下的坑底突涌稳定性验算：

Dγ/（hwγw）=∑hiγi/（hwγw）=（3.5×

21）/（6×

10）=1.225

Dγ/（hwγw）=1.225≥Kh=1.1

四、结构计算

1、材料参数

钢桩类型

槽钢

钢桩型号

20a号槽钢

钢材的惯性矩I（cm4）

1780.4

钢材的截面抵抗矩W（cm3）

178

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=14.917kN.m

剪力图（kN）

Vk=37.58kN

3、强度设计值确定

M=γ0γFMk=1×

1.25×

14.917=18.646kN·

m

V=γ0γFVk=1×

37.58=46.975kN

4、材料的强度计算

σmax=M/（γW）=18.646×

106/（1.05×

178×

103）=99.765N/mm2≤[f]=205N/mm2

b`=（hb2-（b-tw）2（h-2t））/（2（hb-（b-tw）（h-2t））=（200×

732-（73-7）2（200-2×

11））/（2（200×

73-（73-7）（200-2×

11））=51mm

S=t（b-b`）2=11×

（73-51）2=5324mm3,

τmax=VS/It=46.975×

5324×

103/（1780.4×

104×

11）=1.277N/mm2≤[f]=125N/mm2