悬臂支护结构设计计算书--钢板桩

悬臂支护结构设计计算书 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》 一、参数信息 1、基本参数 支护桩材料 钢桩 支护桩间距ba(m) 0.001 支护桩嵌入土深度ld(m) 8.5 基坑开挖深度h(m) 4.5 基坑外侧水位深度ha(m) 0.7 基坑内侧水位深度hp(m) 6.8 支护桩在坑底处的水平位移量υ(mm) 5 地下水位面至坑底的土层厚度D1(m) 0.5 基坑内外的水头差△h(m) 5         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 填土 3.1 18 2 20 20 是 粉砂 12.3 18.5 3 28 22 是 粉砂 3.6 21 6 5 22 是               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 2 0 / 0 矩形局部荷载 0.75 3 3 2 2             4、计算系数 结构重要性系数γ0 0.9 综合分项系数γF 0.9 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)×0.49-2×2×0.490.5=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)]×0.49-2×2×0.490.5+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)]×0.49-2×2×0.490.5+10×(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×(2-0.7)]×0.49-2×2×0.490.5+10×(2-0.7)=23.479kN/m2 Pak3下 =[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[20×(2.005+1.1)-10×(3.1-0.7)]×0.49-2×2×0.490.5+10×(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×(3.1-0.7)]×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)]×0.361-2×3×0.3610.5+10×(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×(5-0.7)]×0.361-2×3×0.3610.5+10×(5-0.7)=61.382kN/m2 Pak5下 =[γsat5(H5'+h5)-γw(∑h4-ha)]Ka5-2c5Ka50.5+γw(∑h4-ha)=[22×(4.723+1)-10×(6-0.7)]×0.361-2×3×0.3610.5+10×(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×(6-0.7)]×0.361-2×3×0.3610.5+10×(6-0.7)=75.714kN/m2 Pak6下 =[γsat6(H6'+h6)-γw(∑h5-ha)]Ka6-2c6Ka60.5+γw(∑h5-ha)=[22×(5.723+7)-10×(13-0.7)]×0.361-2×3×0.3610.5+10×(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×(2×23.479+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×(2×34.151+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×(2×61.382+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×(2×75.714+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； 2）土压力、地下水产生的水平荷载 第1层土：4.5-11.3m