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1、钢板桩围堰设计计算书1工程概况本力案陆地承台基坑开挖深度在3.0-5.0米之间，基坑开挖支护结构受力计算选择基坑最深、地质条件最差的最不利工况条件下进行受力计算。本线路沿线地层以冲积、洪积、海积及海陆交互相沉积的粘性土、粉土、各类砂、软土为主，局部夹淤泥。土层分层计算土压力，粘性土和粉土采用总应力法，即水土合算，强度指标采用快剪试验指标；对中、粗砂、碎石土，则应采用水土分算。承台开挖高程范围内主要为人工填土、黏土、粉土，局部夹有淤泥质黏土，各土层已知条件：(1)人工填土：内摩檫角??7?，粘聚力c?8kPa;(2
2、)粘土：内摩檫角??14?，粘聚力c?25kPa;(3)粉土：内摩擦角??22?，粘聚力c?12kPa;(4)砂土：内摩擦角？?32?,粘聚力c?OkPa。土的天然軍度?取19kN/m。非承压地下水位在地面下30.2〜5.5处(承压水位不明)。2钢板桩围堰支撑结构受力计算2.1钢板桩围堰钢板桩围堰基坑开挖最大深度为5.0米，此类基坑承台最大高度为4.0米，设一道内支撑位于基坑底面以上3米，计算钢板桩围堰受力情况。结合现场现有材料，拟采用WRU12a钢板桩，其技术指标为：单根钢板桩宽B=600mm，高H=360mm
3、，厚t=9mm，每米截面积、A=147.3cm2,单根钢板桩每米的重量69.5kg,每延米墙身每米的重量115.8kg,每延米墙身钢板桩惯性矩Ix=22213cm4,每延米的截面模量（抵抗矩）Wx=1234cm3,取钢板桩的允许拉应力o=l40Mpa,允许剪应力t=80Mpa。钢板桩长12m。由于钢板桩刚度较小，需加强内支撑。拟设置一道水平钢支撑，在距承台底面3.0m处设置，不设竖向支撑。水平钢支撑采用140b型工字钢，沿钢板桩内壁设置长方形围檩，并在四角设置加强斜撑。考虑施工堆载，假设基坑顶部（地面）作用有无限
4、均布荷载ql=10kN/m2在桩顶平台距离钢板桩桩顶2.0m处的坑外作用有宽度为0.6m的局部荷载（汽车荷载及其它荷载总和）q2=80kN/m2o2.2计算作用于板桩上的土压力强度依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—99）第3.4〜3.5节，计算土压力（水平荷载及水平抗力）分布。土压力由四部分组成：（1）桩顶平台以下土自重引起；（2）局部荷载（汽车荷载）q2=80kN/m2引起；⑶均布荷载ql=10kN/m2引起。对人工填土、黏土及粉土地层，采用水土和算法进行计算，在桩顶下2.0m处设置一道内支撑，计算可
5、得土压力分布如右图所示。查《简明施工计算手册》P209。其中E点为弯矩零点，其位置由主动土压力强度与被动土压力强度相等计算得出。Y=CD=2.18m2.3钢板桩内力计算取1宽的钢板桩进行验算，用结构力学求解器计算得出：76.231.63受力图（单位：kN/m）123弯矩图（单位：kN-m）123剪力图（单位：kN）Mmax=51.78kN-mRa=91.06kN；P0=102.24kN；钢板桩截面验算：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故所选钢板桩符合要求。2.3计算板桩最小入土深度tO钢板桩承台底面高程以下部分实际上已进入黏土层，计算査表得：Kp=tg2（450+140/2）=1.64Ka=tg2(450-140/2)=0.61K=1.4Y=19KN/m3根据PO和墙前被动土压力地板桩底端的力矩相等，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而实际本方案选用的12m钢板桩，在幵挖完成后，钢板桩入土深度为7m,满足要求。2.4内支撑计算根椐现场现有材料，拟采用“热轧普通工字钢140b”圈梁。140b的截面特性：截面高h=40cm,宽b=14.4cm,tw=1.25cm,面积A=94.07cm2,每米重量73.84kg/m,截面惯性矩Ix=22781cm4,截面模量Wx=1139cm3,半截面面积矩Sx=671.2cm3,lx:Sx=33.94cm,取允许拉应力[叫=145MPa,允许剪应力[i]=80MPa。单根140
8、b的允许值：[M]=[a]xWx=145xll39xl03=165.16kN-m[Q]=[t]lxtw/Sx=80xl06x33.94xl0-2xl.25xl0-2=339.4kN实际作用于圈梁上的均布荷载为31.6kN/m,圈梁长按15m,斜支撑分别位于距两端4米的位置，通过力学求解器计算得：受力图(kN/m)弯矩图(kN•m)剪力图(kN)Mmax=110.87kN-
