悬臂支护结构计算书.docx
《悬臂支护结构计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《悬臂支护结构计算书.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
悬臂支护结构计算书
悬臂支护结构计算书（共14页）
一工程概况
新化县城安全饮水第二水厂工程--取水泵站拟建于冷水江市禾青镇球溪，输水管道由球溪沿K45、K46线冷水江段、过新化县小云村、冷水江市南宫村、麦元村、坝塘村，沿S312新化段抵达新化县桑梓镇齐麻岭二水厂，并在齐麻岭处分支管继续沿S312线至新化县城市规划区边界新化县平安驾校处。
本工程由三部分组成，即取水泵房、自流管线、与取水头部组成。
本次设计主要为取水泵房的深基坑支护工程，取水泵房采用集水井与泵房井合建形式，为内直径20m的圆形钢筋混凝土井筒结构，井筒壁厚～，其内底标高，顶面设计标高，则井筒净深；室外地面设计标高，上部屋顶结构高为，屋面为圆形坡屋面。
二工程地质条件
1）地形、地貌：
取水水源位于资江西岸，取水头处河床底标高。
拟建场地内未发现埋藏的河道、古墓穴、防空洞等其它对工程不利的埋藏物。
场地交通便利，场地平整后适合施工机械进场施工。
由于场地临资江，东西面与南面为居民区，基础施工对周围环境有一定影响，因注意防止施工噪音、粉尘、污水、油污、尾气、固体废弃物等对周边环境及资江河产生不良影响。
2）工程地质特征：
根据招标文件，场地内地基土自上而下的分布情况描述如下：
（1）人工堆积素填土①-1：
该层土主要分布于工程区西部临公路边，结构松散，不可作为基础持力层，需挖除。
（2）耕植土①-2：
该层土广泛分布于场地内，厚度~，稍湿，软塑~可塑状态，具较低的强度及高压缩性，工程性能较差，为软弱土，不可作为基础持力层，场地平整前需全部挖出换填。
（3）河床冲积堆积砂卵砾石②：
该层主要分布于资江河床内，层厚~，动探击数15~37击，中密状态，渗透系数K=s，可作为取水头部管线部分的基础持力层。
（4）粘土③-1：
该层土广泛分布于场地内，厚度~，稍湿，可塑~硬塑状态，具中等的强度及中等压缩性，标贯击数8~13击，渗透系数K=s，孔隙比为，塑性指数为，液性指数为，工程性能较好，为良好的地基土，可作为输水管线的基础持力层。
（5）含砾粘土③-2：
该层土广泛分布于场地内，厚度~，稍湿，可塑~硬塑状态，具中等的强度及中等压缩性，标贯击数12~17击，渗透系数K=s，孔隙比为，塑性指数为，液性指数为，工程性能较好，为良好的地基土，可作为输水管线的基础持力层。
（6）砂卵砾石层③-3：
该层主要分布于工程区中部及西部，厚度~，动探击数15~37击，中密状态，强度较高，渗透系数K=s可作为输水管线的基础持力层。
（7）灰岩④：
构成场地内稳定基岩，强度高，变形小，工程性能好，可作为取水泵房的基础持力层和桩端持力层。
3）水位地质特征：
按地下水形成条件和赋存特征，场地内地下水类型属第四系松散堆积中的孔隙水，含水层位为粘性土层中，地下水位埋深~。
与河水互补性较强，枯水季节孔隙水补给河水，汛期丰水季节河水通过下部砂卵砾石层补给地下水，砂卵砾石层渗透系数K=s。
取江中段的各种土的力学参数表
名称
h（m）
C（kPa）
粘土③-1
21
含砾粘土③-2
1
22
砂卵砾石层③-3
30
灰岩④
42
三支护方案选型
取水泵站东面临资江，东西面距离3层楼民房约43m，南面距离6层楼民房约40m。
场地地层从上而下为耕植土、粘土、含砾粘土与中风化灰岩。
根据工程特点结合场地岩土层，综合确定拟建工程基坑侧壁安全等级为一级。
拟建基坑场地分为岸上和水上两部分，岸上部分长28m，宽18m，水上部分长26m，宽12m。
考虑该工程开挖深度11米，按其深度已为一级基坑，要保持深基坑支护结构万无一失，应此支护结构及围幕止水要求进入灰岩。
综上所述，最佳支护方案是选择冲孔灌注桩悬臂支护结构；因其约一半工程量在水中，先行采用粘土对江中部分进行场地平整回填，回填标高为，高出常水位约1m；为便于机械作业回填范围为顶口宽于支护结构外3米。
冲孔灌注桩悬臂支护结构工艺具有如下优点：
1）墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，在本工程中可以起到功能三合一，既超深围基坑护结构、其次起到止水帷幕作用，第三可代替现有设计的浆砌片石挡土墙，起到永久围护结构作用；
2）试用各种地质条件。
对砂卵石地层或要求进入灰岩层时，钢板桩及其他工艺就难以施工，但却可采用合适的成槽机械及冲孔灌注桩施工的地下连续墙结构；
3）可减少工程施工时对环境的影响。
施工时振动少，噪声低；对周围相邻的工程结构和地下管线的影响较低，对沉降及变位较易控制；
4）可进行逆筑法施工，有利于加快施工进度，降低造价。
四悬壁支护结构设计
计算依据：
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著
4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著
5、《土力学与地基基础》
、参数信息
1、基本参数
支护桩材料
钢筋混凝土桩
支护桩间距ba（m）
1
支护桩嵌入土深度ld（m）
基坑开挖深度h（m）
10
基坑外侧水位深度ha（m）
基坑内侧水位深度hp（m）
支护桩在坑底处的水平位移量υ（mm）
12
承压水含水层顶面至坑底的土层厚度D（m）
承压水含水层顶面的压力水头高度hw（m）
6
2、土层参数
土层类型
土厚度h（m）
土重度γ（kN/m3）
粘聚力c（kPa）
内摩擦角φ（°）
饱和土重度γsat（kN/m3）
水土分算
粘土③-1
21
22
是
含砾粘土③-2
1
22
22
是
砂卵砾石层③-3
30
22
灰岩④
42
23
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
3
/
/
/
/
条形局部荷载
4
4
/
0
矩形局部荷载
4
5
5
6
2
4、计算系数
结构重要性系数γ0
1
综合分项系数γF
嵌固稳定安全系数Ke
圆弧滑动稳定安全系数Ks
突涌稳定安全系数Kh
、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）=tan22）=；
Ka2=tan2（45°-φ2/2）=tan22）=；
Ka3=tan2（45°-φ3/2）=tan2（45-22/2）=；
Ka4=tan2（45°-φ4/2）=tan2（45-30/2）=；
Ka5=tan2（45°-φ5/2）=tan2（45-30/2）=；
Ka6=tan2（45°-φ6/2）=tan2（45-30/2）=；
Ka7=tan2（45°-φ7/2）=tan2（45-42/2）=；
2）土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土：
0-4m
H1'=[∑γ0h0+∑q1]/γi=[0+3]/21=
Pak1上=γ1H1'=21××××Pak1下=γ1（h1+H1'）=21×（4+×××第2层土：
H2'=[∑γ1h1+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）]/γi=[84+3+]/21=
Pak2上=γ2H2'=21××××Pak2下=γ2（h2+H2'）=21×+×××第3层土：
H3'=[∑γ2h2+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）]/γi=[+3+]/=
Pak3上=γ3H3'=××××Pak3下=γ3（h3+H3'）=×（1+×××第4层土：
H4'=[∑γ3h3+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）]/γi=[133+3+]/=
Pak4上=γ4H4'=××××Pak4下=γ4（h4+H4'）=×+×××第5层土：
H5'=[∑γ4h4+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1）]/γi=[+3++]/=
Pak5上=γ5H5'=××××Pak5下=γ5（h5+H5'）=×+×××第6层土：
H6'=[∑γ5h5+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1）]/γsati=[+3++]/22=
Pak6上=[γsat6H6'-γw（∑h5-ha）]+γw（∑h5-ha）=[22××Pak6下=[γsat6（H6'+h6）-γw（∑h5-ha）]+γw（∑h5-ha）=[22×+-10×]×××第7层土：
H7'=[∑γ6h6+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1）]/γsati=[+3++]/23=
Pak7上=[γsat7H7'-γw（∑h6-ha）]+γw（∑h6-ha）=[23××]×××Pak7下=[γsat7（H7'+h7）-γw（∑h6-ha）]+γw（∑h6-ha）=[23×+-10×3）水平荷载
临界深度：
Z0=Pak2下h2/（Pak2上+Pak2下）=×+=；
第1层土
Eak1=0kN；
第2层土
Eak2=下Z0ba=×××1=；
aa2=Z0/3+∑h3=3+=；
第3层土
Eak3=h3（Pa3上+Pa3下）ba/2=1×+×1/2=；
aa3=h3（2Pa3上+Pa3下）/（3Pa3上+3Pa3下）+∑h4=1×（2×+/（3×+3×+=；
第4层土
Eak4=h4（Pa4上+Pa4下）ba/2=×+×1/2=；
aa4=h4（2Pa4上+Pa4下）/（3Pa4上+3Pa4下）+∑h5=×（2×+/（3×+3×+=；
第5层土
Eak5=h5（Pa5上+Pa5下）ba/2=×+×1/2=；
aa5=h5（2Pa5上+Pa5下）/（3Pa5上+3Pa5下）+∑h6=×（2×+/（3×+3×+=；
第6层土
Eak6=h6（Pa6上+Pa6下）ba/2=×+×1/2=；
aa6=h6（2Pa6上+Pa6下）/（3Pa6上+3Pa6下）+∑h7=×（2×+/（3×+3×+=；
第7层土
Eak7=h7（Pa7上+Pa7下）ba/2=×+×1/2=；
aa7=h7（2Pa7上+Pa7下）/（3Pa7上+3Pa7下）=×（2×+/（3×+3×=；
土压力合力：
Eak=ΣEaki=0++++++=；
合力作用点：
aa=Σ（aaiEaki）/Eak=（0×0+×+×+×+×+×+×/=；
2、被动土压力计算
1）被动土压力系数
Kp1=tan2（45°+φ1/2）=tan2（45+42/2）=；
2）土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土：
H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/=0m
Ppk1上=[γ1H1'-γw（∑h0-hp）]Kp1++γw（∑h0-hp）=[×0-10×]×+2××Ppk1下=[γ1（H1'+h1）-γw（∑h0-hp）]Kp1++γw（∑h0-hp）=[×（0+-10×3）水平荷载
第1层土
Epk1=bah1（Pp1上+Pp1下）/2=1××+/2=；
ap1=h1（2Pp1上+Pp1下）/（3Pp1上+3Pp1下）=×（2×+/（3×+3×=；
土压力合力：
Epk=ΣEpki==；
合力作用点：
ap=Σ（apiEpki）/Epk=×/=；
3、基坑内侧土反力计算
1）主动土压力系数
Ka1=tan2（45°-φ1/2）=tan2（45-42/2）=；
2）土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土：
H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/=0m
Psk1上=φ12-φ1+c1）∑h0（1-∑h0/ld）υ/υb+[γ1H1'-γw（∑h0-hp）]Kp1+γw（∑h0-hp）=×422-42+×0×（1-0/×12/12+[×0-10×]×+10×=m2
Psk1下=φ12-φ1+c1）∑h1（1-∑h1/ld）υ/υb+[γ1（H1'+h1）-γw（∑h1-hp）]Kp1+γw（∑h1-hp）=×422-42+×××12/12+[×（0+-10×3）水平荷载
第1层土
Psk1=b0h1（Ps1上+Ps1下）/2=1××+/2=；
as1=h1（2Ps1上+Ps1下）/（3Ps1上+3Ps1下）=×（2×+/（3×+3×=；
土压力合力：
Ppk=ΣPpki==；
合力作用点：
as=Σ（asiPski）/Ppk=×/=；
Psk=≤Ep=
满足要求！
、稳定性验算
1、嵌固稳定性验算
Epkapl/（Eakaal）=××=≥Ke=
满足要求！
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，……}=≥Ks=
满足要求！
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）=×/（6×10）=
Dγ/（hwγw）=≥Kh=
满足要求！
、结构计算
1、材料参数
桩截面类型
圆形
圆形截面直径D（mm）
1000
桩混凝土强度等级
C30
桩混凝土保护层厚度δ（mm）
50
配筋形式
沿受拉、压区周边均匀配置
受拉区竖向钢筋
根数
16
直径（mm）
22
等级
HRB400
受压区竖向钢筋
根数
6
直径（mm）
22
等级
HRB400
箍筋
直径（mm）
12
间距
100
等级
HRB400
受拉钢筋圆心角与2π的比值
受压钢筋圆心角与2π的比值
2、支护桩的受力简图
计算简图
弯矩图（kN·m）
Mk=
剪力图（kN）
Vk=
3、强度设计值确定
M=γ0γFMk=1××=·m
V=γ0γFVk=1××=
4、材料的强度计算
1）正截面受弯承载力验算
钢筋混凝土桩截面计算简图
确定受压混凝土截面范围:
根据建筑基坑支护规程（JGJ120-2012）附录αfcA（1-sin2πα/（2πα））+fy（As'-As）=0
求得α=
fyAs+rssin（παs）/（παs））=360×16×π×222/4××500+439×sinπ）/π））=·m≥M=·m
满足要求！
2）斜截面承载力验算
将圆形截面等效成矩形截面计算
h=2=×1000/2=800mm
h0=h-δ-d/2=800-50-22/2=739mm
b=2=×1000/2=880mm
h0/b=739/880=≤4
βcfcbh0=×1××880×739/1000=≥V=
满足要求！
Vcs=αsvftbh0+fyvAsvh0/s=××880×739+360×2××122/4×739/100）/1000=≥V=
满足要求！
3）最小配筋率验算
ρ=As/（πD2/4）=16×π×222/4/（10002×π/4）=%≥ρmin=max[，fy]=max[，×360]=%
满足要求！
升级会员 