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    时间:2016-05-06来源:新闻中心作者:湖北安卓兴浏览次数:40702 次
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    拉森钢板桩基坑工程的计算公式

    时间:2013-02-22 13:34来源:未知 作者:湖北安卓兴 点击: 次

     

    钢板桩支护计算书

    以桩号2c0+390处的开挖深度,4C0+001.5处的开挖宽度为准(本相目的最大开挖深度和宽度)

    一 设计资料

      1桩顶高程H1:4.100m                                              


    施工水位H2:3.000m                                              


      2 地面标高H0:4.350m                                           

    开挖底面标高H3:-3.400m                                           

    开挖深度H:7.7500m                                                


      3土的容重加全平均值γ1:18.3KN/m3

       土浮容重γ’: 10.0KN/m3                                                 


       内摩擦角加全平均值Ф:20.10°

      4均布荷q:20.0KN/m2

      5基坑开挖长a=20.0m 基坑开挖宽b=9.0m

    二 外力计算

      1作用于板桩上的土压力强度及压力分布图

       ka=tg2(45°-φ/2)=tg2(45-20.10/2)=0.49

       kp=tg2(45°+φ/2)=tg2(45+20.10/2)=2.05

       板桩外侧均布荷载换算填土高度h,                             

    h=q/r=20.0/18.3=1.09m

       桩顶以上土压力强度Pa1

       Pa1=r×(h+0.25)Ka=18.3×(1.09+0.25) ×0.49=12.0KN/m2

       水位土压力强度Pa2

       Pa2=r×(h+4.35 -3.00 )Ka

         =18.3×(1.09+4.35 -3.00 )× 0.49=21.8KN/m2

       开挖面土压力强度Pa3

       Pa3=[r×(h+4.35 -3.00  )+(r-rw)(3.00

    +3.40)}Ka

         =[18.3×(1.09+4.35 -3.00 )+(18.3-10) ×(3.00

          +3.40)]

    ×0.49=47.8KN/m2

       开挖面水压力(围堰抽水后)Pa4:

       Pa4=γ(3.00+3.40)=10×(3.00+3.40)=64.0KN/m2

    三 确定内支撑层数及间距

       按等弯距布置确定各层支撑的Ⅲ型钢板桩

       能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:

       弯曲截面系WZ0=0.001350m3,折减系数β=0.7

       采用值WZ=βWZ0=0.00135×0.7=0.000945m3

       容许抗拉强[σ]= 200000.0KPa

       由公式σ=M/Wz得:

       最大弯矩M0=Wz×[σ]=189.0KN*m

      1假定最上层支撑位置与水位同高,则支点处弯矩

         M'=Pa1*(H1-H2)2/2+(Pa2-Pa2)(H1-H2)2/6=9.2KN*m<M0=189.0KN*m

       故,支撑点可设置在水位下。

      2根据上式判断可知,最大允许跨度h0由下式计算

    M0=Pa1h02/2+γka(H1-H2)2[h02(H1-H2)/3]/2+(Pa2-Pa1)[h0-(H1-H2)]2/2+(γw+γ')[h0-(H1-H2)]3/6

        代入数值得:

        189.0=6.0×h02+4.47×1.21(h0-0.733)+4.916(h0-1.10)2+3.333(h0-1.10)3

        整理得:

           

    3.333h03+5.921h02+6.692h0-191.454=0.000

        解方程得:

               h0=3.201m

        各支撑按等弯矩布置,则:

         h1=1.11h0=3.553m

    h2=0.88h0=2.817m h3=0.77h0=2.465m h4=0.70h0=2.241m

         h5=0.65h0=2.081m

    h6=0.61h0=2.817m h7=0.58h0=1.857m h8=0.55h0=1.761m

        故,至少需2层支撑。

        根据实际情况确定支撑位置如图所示。

         h0=2.000m  h1=3.000m  h2=2.500m

    四 各内支撑反力

        采用1/2分担法近似计算各内支撑反力

    q1=p1(h0+h1)/2={γka(h+(H1-H2)+(γ'+γw)ka[(h0-(H1-H2)]}(h0+h1)/2

    =71.0KN/m

    q2=p2(h1+h{γka*(h+(H1-H2)+(γ’+γw)ka[(h0+h1-(H1-H2)]}(h1+h2)/2

    =158.7KN/m

    五 钢板桩入土深度及总桩长:

        根据盾恩法求桩的入土深度

    由公式γHKa(hi+t)=γ(Kp-Ka)t2


    整理得:

           (Kp-Ka)t2-Hkat-Hkahi=0

        解得t= =4.837m

        故总长度L=h0+h1+h2+……hi+t= 12.337m

        选用钢板桩长度14.0m, 实际入土深T=6.500m

    六 基坑底部的隆起验算

       Nq=eπtgφtg2(45+φ/2)=6.463

       Nc=(Nq-1)/tgφ=14.929                                      

      坑外各层土的天然容重加权γ1=18.3m3

      坑内各层土的天然容重加权γ2=18.2m3

      土的粘聚c=5.0KPa


    故抗隆起安全系数

    Ks=(γ2TNq+cNc)/(γ1(H+T)+q )=3.03>1.3   满足要求

                                                                                  七 基坑底管涌验算

        KL=γ'T/γwh=2γ'/γwhw

    =2.03>1.5 满足要求

    八 坑底渗水量计算

        根据设计地质资料,土的综合渗透系数取K=0.080m/d

        基坑开挖面积A=a*b =180

        Q=KAi=

    KAhw/(hw+2T)

         =4.75m3/d

    九 围檩受力计算(20m)

      1支承力:R=n/4=q2*a/4=793.42kN

      2支承布置见右图。

      3围檩弯矩

        支撑按等间距布置,如下图:

        l=a/4=5.000m

        由于安装节点的整体性通常不易保证,故按简支粱计算:

        Mmax=q2l2/8=495.9KN*m

        拟选用空心方钢(400*400*14)

        弯曲截面系Wz=0.002521m3

        容许抗拉强[σ]=200000.0KPa

        方钢能承受的最大弯矩M=Wz[σ]=504.2KN*m> Mmax=495.9KN*m  满足要求

    十 支撑杆受力计算

    拟选用空心方钢(250*250*8)

     

        计算长度l0=8.2m,支撑面A=7520mm2,转动惯量I=72290000mm4,容重γ=78.5KN/m3,弯曲截面系Wz=578000mm3。

        根据《钢结构设计规范》GB50017-2003表5.1.2-1规定,为b类构件,

        钢支撑初偏心lp=l0/500=0.016m

        求长细比λ:

           i==97mm

          因截面为双轴对称,故λ=l0/i=85   查《规范》附表C得失稳系数φ=0.648

        故σ1=N/A/φ= R/A/φ=158111.1KPa<

    [σ]=200000.0KPa

        自重弯矩M=γAl2/8=5.11KN*m

        故σ2=M/Wz=8835.0KPa

    则 σ=σ1+σ2=166946.0< [σ]=200000.0KP   满足要求

    十一 构造要求

    1为防止接缝处漏水,在沉桩前应在锁口处嵌填黄油、沥青或其他密封止水材料,必要时可在沉桩后坑外注浆防渗或另施工挡水帷幕。

    2在基坑转角出的支护钢板桩,应根据转角的平面形状做成相应的异形转角板桩,且转角桩和定位桩宜加长1m


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