鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)計(jì)算書

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1、鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)計(jì)算書1工程概況本力案陸地承臺(tái)基坑開挖深度在3.0-5.0米之間，基坑開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算選擇基坑最深、地質(zhì)條件最差的最不利工況條件下進(jìn)行受力計(jì)算。本線路沿線地層以沖積、洪積、海積及海陸交互相沉積的粘性土、粉土、各類砂、軟土為主，局部夾淤泥。土層分層計(jì)算土壓力，粘性土和粉土采用總應(yīng)力法，即水土合算，強(qiáng)度指標(biāo)采用快剪試驗(yàn)指標(biāo)；對(duì)中、粗砂、碎石土，則應(yīng)采用水土分算。承臺(tái)開挖高程范圍內(nèi)主要為人工填土、黏土、粉土，局部夾有淤泥質(zhì)黏土，各土層已知條件：(1)人工填土：內(nèi)摩檫角??7?，粘聚力c?8kPa;(2

2、)粘土：內(nèi)摩檫角??14?，粘聚力c?25kPa;(3)粉土：內(nèi)摩擦角??22?，粘聚力c?12kPa;(4)砂土：內(nèi)摩擦角？?32?,粘聚力c?OkPa。土的天然軍度?取19kN/m。非承壓地下水位在地面下30.2?5.5處(承壓水位不明)。2鋼板樁圍堰支撐結(jié)構(gòu)受力計(jì)算2.1鋼板樁圍堰鋼板樁圍堰基坑開挖最大深度為5.0米，此類基坑承臺(tái)最大高度為4.0米，設(shè)一道內(nèi)支撐位于基坑底面以上3米，計(jì)算鋼板樁圍堰受力情況。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有材料，擬采用WRU12a鋼板樁，其技術(shù)指標(biāo)為：?jiǎn)胃摪鍢秾払=600mm，高H=360mm

3、，厚t=9mm，每米截面積、A=147.3cm2,單根鋼板樁每米的重量69.5kg,每延米墻身每米的重量115.8kg,每延米墻身鋼板樁慣性矩Ix=22213cm4,每延米的截面模量（抵抗矩）Wx=1234cm3,取鋼板樁的允許拉應(yīng)力o=l40Mpa,允許剪應(yīng)力t=80Mpa。鋼板樁長(zhǎng)12m。由于鋼板樁剛度較小，需加強(qiáng)內(nèi)支撐。擬設(shè)置一道水平鋼支撐，在距承臺(tái)底面3.0m處設(shè)置，不設(shè)豎向支撐。水平鋼支撐采用140b型工字鋼，沿鋼板樁內(nèi)壁設(shè)置長(zhǎng)方形圍檁，并在四角設(shè)置加強(qiáng)斜撐。考慮施工堆載，假設(shè)基坑頂部（地面）作用有無(wú)限

4、均布荷載ql=10kN/m2在樁頂平臺(tái)距離鋼板樁樁頂2.0m處的坑外作用有寬度為0.6m的局部荷載（汽車荷載及其它荷載總和）q2=80kN/m2o2.2計(jì)算作用于板樁上的土壓力強(qiáng)度依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—99）第3.4?3.5節(jié)，計(jì)算土壓力（水平荷載及水平抗力）分布。土壓力由四部分組成：（1）樁頂平臺(tái)以下土自重引起；（2）局部荷載（汽車荷載）q2=80kN/m2引起；⑶均布荷載ql=10kN/m2引起。對(duì)人工填土、黏土及粉土地層，采用水土和算法進(jìn)行計(jì)算，在樁頂下2.0m處設(shè)置一道內(nèi)支撐，計(jì)算可

5、得土壓力分布如右圖所示。查《簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)》P209。其中E點(diǎn)為彎矩零點(diǎn)，其位置由主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與被動(dòng)土壓力強(qiáng)度相等計(jì)算得出。Y=CD=2.18m2.3鋼板樁內(nèi)力計(jì)算取1寬的鋼板樁進(jìn)行驗(yàn)算，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算得出：76.231.63受力圖（單位：kN/m）123彎矩圖（單位：kN-m）123剪力圖（單位：kN）Mmax=51.78kN-mRa=91.06kN；P0=102.24kN；鋼板樁截面驗(yàn)算：xamax=Mmax/W=51.78xl03/1234xl0-6=41.96Mpa<[a]=140Mpa-

6、3-rmax=Qmax/A=102.24xl03/147.3xl0-2=6.94Mpa<[i]=80Mpa故所選鋼板樁符合要求。2.3計(jì)算板樁最小入土深度tO鋼板樁承臺(tái)底面高程以下部分實(shí)際上已進(jìn)入黏土層，計(jì)算査表得：Kp=tg2（450+140/2）=1.64Ka=tg2(450-140/2)=0.61K=1.4Y=19KN/m3根據(jù)PO和墻前被動(dòng)土壓力地板樁底端的力矩相等，有:X=(6P0/zx(KxKp-Ka))l/2=(6x102.24/19x(1.4x1.64-0.61))l/2=4.5mt0=x

7、+y=4.5+2.18=6.68m而實(shí)際本方案選用的12m鋼板樁，在幵挖完成后，鋼板樁入土深度為7m,滿足要求。2.4內(nèi)支撐計(jì)算根椐現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有材料，擬采用“熱軋普通工字鋼140b”圈梁。140b的截面特性：截面高h(yuǎn)=40cm,寬b=14.4cm,tw=1.25cm,面積A=94.07cm2,每米重量73.84kg/m,截面慣性矩Ix=22781cm4,截面模量Wx=1139cm3,半截面面積矩Sx=671.2cm3,lx:Sx=33.94cm,取允許拉應(yīng)力[叫=145MPa,允許剪應(yīng)力[i]=80MPa。單根140

8、b的允許值：[M]=[a]xWx=145xll39xl03=165.16kN-m[Q]=[t]lxtw/Sx=80xl06x33.94xl0-2xl.25xl0-2=339.4kN實(shí)際作用于圈梁上的均布荷載為31.6kN/m,圈梁長(zhǎng)按15m,斜支撐分別位于距兩端4米的位置，通過力學(xué)求解器計(jì)算得：受力圖(kN/m)彎矩圖(kN?m)剪力圖(kN)Mmax=110.87kN-