深基坑支護(hù)鋼板樁計(jì)算

1、結(jié)構(gòu)計(jì)算系列之三鋼 板 樁 支 護(hù) 結(jié) 構(gòu) 計(jì) 算公司范圍內(nèi)承臺(tái)開(kāi)挖使用鋼板樁支護(hù)的越來(lái)越多。隨著鋼板樁支護(hù)在公司范圍內(nèi)的大規(guī)模廣泛的應(yīng)用，而如何合理的設(shè)計(jì)和運(yùn)用鋼板樁支護(hù)成為我們迫切要掌握的技術(shù)。下面以一陸上深基坑鋼板樁支護(hù)設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)敘述鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢算的計(jì)算過(guò)程：1、鋼板樁圍堰的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算1.1基本數(shù)據(jù)（1）鋼板樁截面特性鋼板樁性能參數(shù)表截面類型截面尺寸單根參數(shù)每米墻面參數(shù)寬高厚度截面積理論重量慣性矩截面模數(shù)截面積理論重量慣性矩截面模數(shù)BHtArea AWIxZxArea AWIxZxmmmmmmcm2kg/mcm4cm3cm2/mkg/m2cm4/mcm3/mSKSP-SX186

2、0018013.4103.981.65220376173.2136324001800（2）土層性質(zhì)淤泥質(zhì)黏土內(nèi)摩擦角取9°,粘聚力c=14KPa， 根據(jù)地質(zhì)資料和實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)土體的含水率，統(tǒng)一按水、土合力考慮，土層的平均容重取為=16.1KN/ m³，地下水位取+3.0m。（3）基本參數(shù)計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)： Ka=tan2（45°/2）=0.73被動(dòng)土壓力系數(shù)： Kp =tan2（45°/2）=1.371.2鋼板樁入土深度計(jì)算1.2.1 鋼板樁土壓力計(jì)算主動(dòng)土壓力最大壓強(qiáng) eaKa（Ht-h1）=16.1×0.73×11=129.28

3、3 KPa被動(dòng)土壓力最大壓強(qiáng) epKpt=16.1×1.37×7=154.399 KPa主動(dòng)土壓力 Ea（Ht-h1）ea /2Ka（Ht-h1）2/2=16.1×0.73×112/2=719.89 KN/m 被動(dòng)土壓力 Eptep /2Kpt2/2=16.1×1.37×72/2=540.4 KN/m1.2.2 入土深度計(jì)算為使板樁保持穩(wěn)定，則在A點(diǎn)的力矩應(yīng)等于零，即MA=0,亦即：MaEaHa - EpHpEa·2(H+t-1)/3+1 -Ep·(2t/3+H)=0求得所需的最小入土深度t=(3EpH-2HEa-

4、Ea)/2(Ea-Ep)=0.52 m，滿足要求。根據(jù)Fx=0，即可求得作用在A點(diǎn)的支撐力Ra:Ra Ea + Ep = 0 得： Ra = Ea Ep = 179.49 KN/m 1.3 鋼板樁截面計(jì)算1.3.1求出入土深度t2處剪力為零的點(diǎn)g由，主動(dòng)土壓力 EaKa（Ht2-1）2/2被動(dòng)土壓力 Ept1ep /2Kpt22/2可由該點(diǎn)主動(dòng)土壓力等于被動(dòng)土壓力與支撐力之和，得EaEp+ Ra則Ka（Ht2-1）2Kpt22 + Ra得：t25.84-（5.842-4×10.62×0.64）1/2/2×0.64 2.5m1.3.2 求出最大彎距由于g點(diǎn)位置剪力為

5、零，則每米寬鋼板樁最大彎距等于g點(diǎn)以下主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力繞g點(diǎn)的力矩差值。由，Ma Ept-t2-(t+H-h1)/3)+Ka（Ht2-1）3/6 （719.89×0.83）+（16.1×0.73×6.53/6） 597.5 + 537.94 1135.44 KN·mMpEp(t-t2-t/3)+ Kp t23/6 = （540.4×2.17）+（16.1×1.37×2.53/6）= 1172.67+57.44 = 1230.11 KN·m，則MmaxMp Ma 94.67 KN·m1.3.3 鋼板樁

6、截面計(jì)算趨于安全方面考慮，鋼板樁允許應(yīng)力取鋼材屈服應(yīng)力的1/2。Mmax /W94.67×103 /W <215×106/2得，W > 0.88×103 m3 < 1800 cm3 則拉森級(jí)鋼板樁截面模數(shù)滿足要求。1.4 基坑坑底隆起驗(yàn)算參考簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)p217公式4-57 ：當(dāng)土層為均質(zhì)土?xí)r，抗隆起安全系數(shù)K = 2c/(q+h)= 2×3.14×14÷（4×16.1）= 1.37 > 1.2 故坑底不會(huì)發(fā)生隆起。1.5 基坑坑底管涌驗(yàn)算參考簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)p217公式4-62 ：土浮重度= 1

7、6.1-10 = 6.1 KN/ m³，取K = 1.5 ,hw = 3 m 則 t= (K hw w-hw)/2 = (1.5×3×10-6.1×3)÷（4×6.1） = 1.09 m即實(shí)際基坑底部入土深度為7m > 1.09m ，則不會(huì)發(fā)生管涌。2、 圍檁及支撐的受力驗(yàn)算2.1 圍檁設(shè)計(jì)及計(jì)算鋼板樁圍堰圍檁是由HW588×300 拼接而成的矩形框架，與鋼板樁圍堰內(nèi)側(cè)緊貼，構(gòu)成一個(gè)整體的受力結(jié)構(gòu)。具體圍檁及支撐結(jié)構(gòu)如下圖所示：根據(jù)圍檁及支撐連接類型及位置可簡(jiǎn)化為等跨等截面連續(xù)梁的計(jì)算模型，則短邊可簡(jiǎn)化為：Mmax=

8、MB =-0.1×ql2=-0.1×179.5×4.82= -413.57 KN·mQmax= QB左 = 0.6×ql=0.6×179.5×4.8= 516.96 KNf = 0.677×ql4/100EI = 0.677×179.5×4.84/(100×2.1×1011×1.18×10-3) = 2.58×10-6 m 支座反力RA = RD = 0.4ql = 344.64 KN 支座反力RB = RC = 1.1ql = 947.76 K

9、N 圍囹長(zhǎng)邊可簡(jiǎn)化為：Mmax= M支 =-0.107×ql2=-0.107×179.5×4.6252= -410.84 KN·mQmax= QB左 = 0.6×ql=0.607×179.5×4.625= 503.92 KNf = 0.632×ql4/100EI = 0.632×179.5×4.6254/(100×2.1×1011×1.18×10-3) = 2.09×10-6 m 支座反力RE = RI = 0.393ql = 326.26 KN

10、 支座反力RF = RH = 1.143ql = 948.9 KN 支座反力RG = 0.928ql = 770.41 KN 2.1.1 圍檁受力驗(yàn)算圍檁截面應(yīng)力 = Mmax/W = 170 MPa則 W 410.84×103/170×106 = 2.42×10-3 m3 = 2420 cm3 ,型鋼HW588×300滿足受力要求。圍檁最大變形量 f= 2.58×10-6 m l/600 = 8×10-3 m ，則滿足變形量要求。2.2 內(nèi)撐設(shè)計(jì)及計(jì)算 內(nèi)撐一（HW588×300）由右圖所示可得：F = RF × (x2+y2)1/2/y = 948.9× (4.6252+4.82)1/2/4.8 = 1317.15 KN = F / A = 1317.15×103 ÷ 1.925×10-2 = 68.4 MPa失穩(wěn)計(jì)算：長(zhǎng)細(xì)比 = l/i = 0.5 × 6.66 / 0.0783 43 按B類截面查的穩(wěn)定系數(shù)=0.887，則：= 68.4 MPa < = 0.887 × 170 = 150.79 MPa 內(nèi)撐二（鋼管600×8）F = RG = 770.41 KN= F / A = 7