板桩计算
挡土钢板桩支护计算
挡土钢板桩支护计算挡土钢板桩根据基坑挖土深度、土质情况、地质条件和邻近建筑管线情况,选用多锚(支撑)板桩形式,对坑壁支护,以便基坑开挖。
根据现场实际情况分析,以基坑平均深度2.5m~6米,现按开挖最深度6米,宽3米的基坑支护计算。
(1)多锚支撑式板桩计算,钢板桩选用拉森Ⅲ型钢板桩,每延长米截面矩W=2270cm3/m,[f]=200Mpa,取基坑深H=6.0m,距板桩外2m地面附加荷载q=30KN/㎡。
根据地质资料,不同深度层土的密度r,内摩擦角Ф及粘聚力C的值,求得其加权平均值为r1=(18.75×1.5+4.5×19.8+4×20.5)/6=33.204kN/m3φ1=(10º×1.5+18º×4.5+25˚×4.0)/6=32.4ºC1=(5×1.5+22×1)/6=4.92kpar2=(19.8×1.5+20.5×4.5)/6=20.325 kN/m3φ2=(18º×1.5+20.5º×4.0)/6=18.1ºC2=(22×1.5+28×4.0)/6=24.2kpa故该土层为上软下硬土层的情况计算作用于板桩上的土压力强度,土压力分布Ka1= tan2 (45º-32.4º/2)=0.549Ka2= tan2 (45º-18.1º/2)=0.725Kp2= tan2 (45º+18.1º/2)=1.379考虑钢板桩与土间的摩擦力作用,取墙前K=1.666得K.Kp2=1.666×1.379=2.297K.Kp2- Ka2=1.572eAq=qka1=30×0.549=16.47kN/㎡yq= tan(45º+32.4º/2)×2=3.64meAh= r1HKa1-2c1√(ka1)+[(H-3.7)-(H-3.7)Ka1] rw=33.204×6×0.549-2×4.92×√(0.549)+(2.3-2.3×0.549) ×10=109.37-7.291+10.373=112.452kN/ m2B点上 Pb上= eAq + eAh =16.47+112.452=128.922kN/ m2B点下Pb下= r1HKa2-2c2√(ka2)+[(H-3.7)-(H-3.7)Ka2] rw+qka2=33.204×6×0.725-2×24.2×√(0.725)+(2.3-2.3×0.725) ×10+30×0.725=144.437-41.211+6.325+21.75=131.301 kN/ m2eAc=r1Ka1×2.5=33.204×0.549×2.5=45.572 kN/ m2(2)计算板桩墙上土压力强度等于零的点离控土面的距离y,在y处板桩墙前的被动土压力等于板桩墙后的被动土压力,即y=Pb下/{(r2- rw)(kkp2-ka2)+2c2[(√kkp2)+√(ka2)]}=71.853/[(20.325-10)×1.572+2×24.2×[√(2.297)+√(0.725)]=71.853/(16.231+114.565)=0.55m(3)确定支撑层数及间距按等弯矩布置法确定各层支撑的间距,板桩顶部悬臂的最大允许跨度为:h=3√[(6[f]w)/( r1ka1)]= 3√[(6×200×105×2270)/(33.204×103×0.549)]=246cm=2.5m取h0=1.5m h1=1.11×1.5≈1.66m 取h1=1.5m(4)计算钢板桩的最小入土深度t0。
钢板桩支护计算
材料受弯时的应力和应变
σ = Eε
M = ∫ yσ dA =
A
σ =E
E
y
ρ
∫ ρ
A
y dA
2
M = ρ EI z
σ max
M max ymax = Iz
M max ≤ [σ ] W
1
My σ= Iz
Iz 令W = ymax
σ max =
强度条件
土压力
主动土压力
被动土压力
等值梁法计算单支撑钢板桩
谢谢大家
原理 当板桩墙的入土深度较大,土地对入土部 分的强体起到了固定作用,此时支护墙体 上端受到支撑作用,下端受到土体的固定 支承作用。
等值梁法土压力分布图
等值梁法的折减系数
由于桩与土体之间的摩擦力,从而使墙前 被动土压力有所增大;墙后被动土压力和 主动土压力有所减少。因此,考虑摩擦时, 对墙前和墙后被动土压力进行修正,但不 对主动土压力折减。
等值梁法的计算步骤
(1)计算作用于墙体的土压力强度,并绘出 土压力分布图 (2)计算反弯点位置(利用板桩墙上压力强 度等于零的点作为反弯点位置) (3)按简支梁计算等值梁的最大弯矩和两个 支点的反力 (4)计算墙体的最小入土深度
例1
(1)开挖深度:2.5m )开挖深度:2.5m (2)坑内、坑外天然容重加权平均值 γ:18kN/m3;内摩擦角加权平均值φ 20° γ:18kN/m3;内摩擦角加权平均值φ:20°; 粘聚力加权平均值c 14。 粘聚力加权平均值c:14。 (3)地面超载q: 20kN/m2 )地面超载q: (4)基坑开挖宽度5.5m。 )基坑开挖宽度5.5m。 (5)拟设置单层支撑,撑杆每隔5m一道。 )拟设置单层支撑,撑杆每隔5m一道。
钢板桩计算
附录:污水管道挖槽钢板桩施工计算书一、已知条件:1.地面标高:+0.00m ;钢板桩顶面标高为-2.5,基坑底面标高:-6m ;基坑宽2 m 。
2.土的重度加权为:19.0KN/ m 3,内摩擦角Ф=26°3.板桩外1.0m 均布荷载按20KN/ m 2计。
4.钢板桩 W=2037cm 3,[f]=200MPa二、钢板桩平面布置、板桩类型选择,支撑布置形式,板桩入土深度、基底稳定性设计计算如下:(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图Ka=tg 2(45°-φ/2)= tg 2(45°-26/2)=0.39Kp= tg 2(45°+Ф/2)= tg 2(45°+26/2)=2.56板桩外侧均布荷载换算填土高度h1,h1=q/r=20/19=1.05m-2.50m 以上土压力强度Pa 1:Pa 1=r*(h1+2.5)Ka=19*(1.05+2.5)*0.39=26.31KN/m 2-2.50m 以下土压力强度Pa 2:Pa 2=r*[h1+2.5+(-2.5+6)]*Ka=19*(1.05+2.5+6-2.5)*0.39=52.24KN/m 2(2)土压力为零距坑底的距离为u则有 r *Kp*u=r*Ka*(h+u) u=Ka*h/(Kp-Ka)=0.39*3.5/(2.56-0.39)=0.63m土压力分布图(3)计算支反力Ra 及Q B主动压力合力Ea :Ea=(26.31+52.24)/*3.5+52.24*0.63/2=291.38KN/m2 设合力到桩顶距离为aEa*a= Pa 1*h*h/2+( Pa 2- Pa 1)*h/2*2h/3+ Pa 2*u*(h+u/3)a== 346.37/291.38=1.19m由等值梁AB 根据平衡方程计算支撑反力Ra 及B 点剪力Q BRa= =291.38*(3.5+0.63-1.19)/(3.5+0.63-1)=273.69kn/mQ B = =291.38*(1.19-1)/(3.5+0.63-1)=17.68 kn/m(4)计算钢板桩的入土深度t由等值梁求算板桩的入土深度t ,取∑M G =0,则Q B *t 0=[K p *r(u+t 0)-K p *r(hu+t 0)]*t 02则t 0=sqrt(6*Q B )/[r*( Kp- Ka)]=sqrt(6*17.68)/[19*(2.54-0.39)]=2.57m 钢板桩入土深度t=1.2t 0+u=1.2*2.57+0.63=3.72m故钢板桩总长为3.5+3.72=7.25m(5)最大弯矩M max 的计算最大弯矩在剪力Q=0处,设从桩顶下x 位置处Q=0Ra-26.31*x-[(52.24-26.31)*x/3.5*x]/2=0273.69-26.31*x-3.7*x 2=0x=5.75mM max =273.69*(5.75-1)+19*2.54*(5.75-3.5)2/6-26.31*5.75*5.75/2-19*0.39*(126.31*3.5*3.5/2+(52.24-26.31)*3.5/2*2*3.5/3+52.24*0.63*(3.5+0.63/3) h+u-h 0Ea(h+u-a)h+u-h 0 Ea(a-h 0) 291.38.05+2.5+5.75)*5.75/2*5.73/3=525.35kn.m(5)围檩强度计算(15m)1、支承力:q=R/5=273.60/4=54.72kn/m22、支承布置见上图。
钢板桩支护设计
钢板桩支护设计计算1 主要计算内容钢板桩支护设计中主要进行以下计算:(l)钢板桩内力计算。
(2)支撑系统内力计算。
(3)稳定性验算。
(4)变形估算。
各项计算内容又包含多个子项,下面逐个阐述其计算方法及步骤。
2 计算方法及步骤2.1 钢板桩内力计算对钢板桩进行内力分析的方法很多,设计时应根据支护的构造形式选择合适的分析方法,本文仅对等值梁法进行介绍,计算步骤如下。
(l)计算反弯点位置。
假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点,设其位于开挖面以下y 处,则有:整理得:(1)式中,,——坑内外土层的容重加权平均值;H——基坑开挖深度;K a——主动土压力系数;K pi——放大后的被动土压力系数。
(2)按简支梁计算等值梁的最大弯矩和支点反力。
等值梁法计算简图如图1所示。
(3)计算钢板桩的最小人土深度。
由等值梁BG求算板桩的人土深度,取,则由上式求得(2)桩的最小人土深度:t0=y+x (3)如桩端为一般的土质条件,应乘以系数1.1~1.2 ,即t= (1.1~1.2)t0对于多层支点的支护体系,常采用等弯矩布置的形式以充分利用钢板桩的抗弯强度,减少支护体系的投人量。
其计算步骤为:a.根据所选钢板桩型号由以下公式确定最大悬臂长度h 。
(4)式中,f——钢板桩抗弯强度设计值;W——截面抗弯模量;、K a——同前b.根据表1确定各支撑跨度。
2.2 支撑系统内力计算多层支撑点布置见图2支撑内计算主要是分析围檩和撑杆(或拉锚)的内力,围檩为受均布荷载作用的连续梁,均布荷载的大小可按下式计算:(5)式中,q k——第k层围凛承受的荷载;H—―围檩至墙顶的距离;——相临两跨度值。
撑杆按偏心受压构件计算其内力即可,作用力为:(6)式中,——相临两支撑间距。
2.3 稳定性验算支护体系的稳定性验算是基坑工程设计计算的重要环节,主要包括整体稳定性分析、抗倾覆或踢脚稳定性分析、基底抗隆起稳定分析和抗管涌验算等。
(1)整体稳定性分析。
钢板桩设计计算及施工方案
打拔桩机 1 台用于施工。打拔桩机为挖掘机加液压高频振动锤改装而成,激振
力 220kN。 四、钢板桩设计方案 现对承台钢板桩围堰设计进行计算如下: 1、为保证设计安全,取土的重度选为:20KN/m3,内摩擦角选为Φ=25°。 2、单支撑钢板桩计算
支撑层数和间距的布置是钢板桩施工中的重要问题,根据现场的支撑材料 和开挖深度,我们采取在钢板桩内侧加一层围檩并设置支撑,按单支撑进行钢 板桩计算。围堰采用 WUR13 型冷弯钢板桩,W=1346cm3,[f]=350Mpa。 3、土的重度为:20KN/m3,内摩擦角Ф=25° 4、距板桩外 1.5m 均布荷载按 20KN/ m2 计。基坑开挖深度 5.5m.
钢板桩平面布置、板桩类型选择,支撑布置形式,板桩入土深度、基底稳 定性设计计算如下: (1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图
Ka=tgа(45°-φ/2)= tgа(45°-25/2)=0.49 Kp= tgа(45°+Ф/2)= tgа(45°+25/2)=2.05 板桩外侧均布荷载换算填土高度 h1,
2、钢板桩施工的顺序 施工流程: 根据施工图及高程,放设沉桩定位线→实施表层回填矿渣土剥离→
根据定位线控设沉桩导向槽→整修加固施工机械行走道路及施工平台→沉设钢板桩 →将钢板桩送至指定标高→焊接围檩支撑→挖土→施工承台、墩身及顶帽→填土→ 拔除钢板桩。 3、钢板桩的检验、吊装、堆放
⑴钢板桩的检验 钢板桩运到工地后,需进行整理。清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等), 对缺陷部位加以整修。 ①锁口检查的方法:用一块长约 2m 的同类型、同规格的钢板桩作标准,将所有 同型号的钢板桩做锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车,从桩头至 桩尾作锁口通过检查。对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。 ②为确保每片钢板桩的两侧锁口平行。同时,尽可能使钢板桩的宽度都在同一 宽度规格内。需要进行宽度检查,方法是:对于每片钢板桩分为上中下三部分用钢 尺测量其宽度,使每片桩的宽度在同一尺寸内,每片相邻数差值以小于 1 为宜。对 于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。 ③钢板桩的其它检查,对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全 面检查,并采取相应措施,以确保正常使用。 ④锁口润滑及防渗措施,对于检查合格的钢板桩,为保证钢板桩在施工过程中 能顺利插拔,并增加钢板桩在使用时防渗性能。每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合 油,其体积配合比为黄油:干膨润土:干锯沫=5:5:3。 ⑵钢板桩吊运
拉森钢板桩计算(理正)
1.钢板桩检算按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-20121、满足各单项的嵌固深度估算:1) 嵌固深度构造要求:根据公式: 嵌固构造深度=嵌固构造深度系数×基坑深度=0.300×3.300=0.990m得到l d = 0.990m。
2) 嵌固深度满足抗倾覆(踢脚)要求:单支点结构计算嵌固深度l d值,规范公式如下:Kt = 1.203 >= 1.200, 满足规范要求。
得到l d = 6.800m。
3) 嵌固深度满足坑底抗隆起要求:m2m1(tan )e tantan支护底部,验算抗隆起:Ks=(18.400×1.200×6.399+1.000×14.835)/(18.480×(3.300+1.200)+14.286)=1.602 Ks = 1.602 ≥ 1.600,抗隆起稳定性满足。
得到l d = 1.200m。
满足以上要求的嵌固深度l d计算值=6.800m。
2、验算各单项是否满足规范要求:嵌固深度采用计算值l d=6.800m。
1) 嵌固深度构造要求:嵌固深度满足构造要求。
2) 嵌固深度满足抗倾覆(踢脚)要求:单支点结构计算嵌固深度l d值,规范公式如下:Kt = 1.203 >= 1.200, 满足规范要求。
3) 嵌固深度满足坑底抗隆起要求:m2m1(tan )e tantan支护底部,验算抗隆起:Ks=(18.400×6.800×6.399+1.000×14.835)/(18.436×(3.300+6.800)+14.286)=4.068 Ks = 4.068 ≥ 1.600,抗隆起稳定性满足。
嵌固深度l d采用计算值6.800m时,各项验算均满足规范要求。
2.深基坑支护设计----------------------------------------------------------------------[ 支护方案 ]陆地及草袋围堰(浅渔塘)----------------------------------------------------------------------连续墙支护---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 附加水平力信息 ]---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ]---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 支锚信息 ]---------------------------------------------------------------------- [ 土压力模型及系数调整 ]---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:----------------------------------------------------------------------[ 工况信息 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 设计参数 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]---------------------------------------------------------------------- 各工况:内力位移包络图:地表沉降图:---------------------------------------------------------------------- [ 截面计算 ]----------------------------------------------------------------------[ 内力取值 ][ 截面验算 ]基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)σnei = Mn / Wx= 29.471/(2270.000*10-6)= 12.983(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)σwai = Mw / Wx= 43.760/(2270.000*10-6)= 19.277(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足式中:σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa);σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力(Mpa);Mw ———基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m);Mn ———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m);Wx ———钢材对x轴的净截面模量(m3);f ———钢材的抗弯强度设计值(Mpa);---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]----------------------------------------------------------------------计算方法:瑞典条分法应力状态:有效应力法条分法中的土条宽度: 1.00m滑裂面数据圆弧半径(m) R = 8.096圆心坐标X(m) X = -1.010圆心坐标Y(m) Y = 0.039整体稳定安全系数K s = 0.732 < 1.30, 不满足规范要求。
塑钢板桩面积计算规则
塑钢板桩面积计算规则
房屋建筑与装饰工程计量规范(GB500854-2013)计算规则:
1.以吨计量,按设计图示尺寸以质量计算
2.以平方米计量,按设计图示墙中心线长乘以桩长以面积计算
广东2010定额:钢板桩按地面以下入土长度乘以单位长度理论质量以质量计算。
安、拆导向夹具,按设计规定的长度计算。
3.工程量计算规则
(1)打、拨钢板桩应按图示尺寸计算桩长,再按所选用钢板桩型号,折算成钢材重量,以吨为单位计算。
(2)安、拆导向夹具,按设计图样规定的水平延长米来计算,如无设计图样规定的,可按施工组织设计长度以延长米计算。
4.工程计算示例
某工程用国产∶"包V型"拉森板桩作挡土支护结构,每根钢板桩宽为0.5m,总宽为48m,桩长7.5m,试计算此项日钢板桩工程量。
(每根桩重量为90.8kg/m)
单根V形钢板桩重量为90.80×7.5=681kg
每根板桩宽0.5m,整个基础支护结构应用48/0.5=96根单桩,则总桩重为∶96×681=65.37t。
板桩张拉计算书
板桩张拉力学计算书U型板桩张拉计算书一、已知:1.生产线长度84m;2.预应力钢棒12.6mm直径;3.有效横截面积44.2mm2;4.千斤顶校验系数0.999913。
二、预应力钢棒长度为84米时,长线台生产钢筋自重引起的张拉力损失△L1=NL/E1AN=124.25KN,L=84m,E1=2.0×105MPa,A=125.0mm2△L1=0.42742mE f=12N3/AL2W3W=9.8×0.981=9.6138E f=2.791×1013N/m2则E i= E f E1/( E f+E1)=1.99×1013N/m2△L2= NL/E i A=0.42963m则△L=0.4296m-0.42742m=0.00307mE损=△LE i A/L=886N2.N1=124.25KN3.考虑到锚具变形10mm,预应力损失Eu=10*Es/86*103,为23.2Mpa,折算成N2为2.9KN考虑到调直与变形N′=2.9+0.886=3.786KN则总张拉力为128.03KN三、主筋张拉1.试件中的预应力钢棒采用单根预应力钢棒张拉,张拉力为128.03kN。
2.每次张拉过程分为两步,第一步张拉到30%σ,张拉con力为38.409KN,对应的油表读书为38.409*103/44.2*102=8.7格;3.第二步张拉到100%σ,张拉力为128.03KN,对应的油表读书为con128.03*103/44.2*102=29.0格。
四、张拉回归方程P=-0.3456+0.2250*F,F为力值(KN),P为压力值(MPa)30%σ时压力值为P1,P1=-0.3456+0.2250*38.409=8.3 con100%σ时压力值为P2, P2=-0.3456+0.2250*128.03=28.5 con五、张拉操作实际要求每次张拉过程分为两步,第一步张拉到30%σ,张拉力为con38.409KN,对应的油表读书为8.3格;3.第二步张拉到100%σ,张con拉力为128.03KN,对应的油表读书为28.5格。
钢板桩工程施工计算规则
钢板桩工程施工计算规则一、引言钢板桩是一种常用的基础工程材料,广泛应用于河堤防护、码头工程和土木工程中。
在进行钢板桩工程的施工过程中,需要根据实际情况进行计算,以确保施工过程的安全和顺利进行。
本文将对钢板桩工程的施工计算规则进行详细阐述,以供相关工程人员参考。
二、施工前计算1. 钢板桩材料选择在进行钢板桩施工前,首先需要根据工程设计要求和现场实际情况,选择合适的钢板桩材料。
应根据施工现场的地质条件和承载要求,综合考虑板桩的强度、硬度和抗腐蚀性能等方面的要求,选择合适的钢板桩材料。
2. 桩身长度计算在施工前,需要根据工程设计要求和现场地质条件,计算钢板桩的桩身长度。
桩身长度的计算应充分考虑到实际承载要求和地下水位等因素,以确保钢板桩能够有效地承受工程荷载和地下水的作用。
3. 锚固长度计算对于需要进行锚固的钢板桩工程,还需要根据施工现场的实际情况和设计要求,对钢板桩的锚固长度进行计算。
锚固长度的计算应充分考虑到工程承载要求和地下土壤的情况,以确保钢板桩能够稳固地锚固在地下土壤中。
4. 防腐层厚度计算钢板桩的防腐处理是十分重要的,需要根据施工现场的环境条件和预期使用年限,对钢板桩的防腐层厚度进行计算。
防腐层厚度的计算应考虑到钢板桩的实际使用环境和使用要求,以确保钢板桩具有良好的抗腐蚀性能。
5. 桩头刚度计算钢板桩的桩头刚度计算是十分重要的,需要根据工程设计要求和施工现场的实际情况,对钢板桩的桩头刚度进行计算。
桩头刚度的计算应充分考虑到桩头的强度和稳定性要求,以确保钢板桩能够正常承受工程荷载和外部作用。
6. 管道施工计算对于需要进行管道施工的钢板桩工程,还需要针对管道的布置和连接情况进行施工计算。
管道施工计算应充分考虑到施工现场的实际情况和管道设计要求,以确保管道在钢板桩工程中能够正常使用和稳固固定。
三、施工中计算1. 地基承载力计算在钢板桩工程的施工过程中,需要对地基的承载力进行计算。
地基承载力的计算应根据实际施工现场的地质条件和桩身长度等因素,以确保钢板桩能够正常承受地基的承载力。
板桩抗渗计算
板桩抗渗计算摘要:1.板桩抗渗计算的背景和意义2.板桩抗渗计算的基本原理3.板桩抗渗计算的方法和步骤4.板桩抗渗计算的实际应用和效果5.板桩抗渗计算的发展前景和挑战正文:【1.板桩抗渗计算的背景和意义】板桩是一种广泛应用于港口、码头、水利、桥梁等工程结构的重要构件。
在实际工程中,板桩常常面临着复杂的水文环境和强烈的水流冲击,因此,板桩的抗渗性能对于工程的安全和稳定至关重要。
板桩抗渗计算就是为了研究和确定板桩的抗渗性能,以保证其在实际工程中能够有效地防止水的渗透。
【2.板桩抗渗计算的基本原理】板桩抗渗计算的基本原理是基于达西定律,即水压力与渗透速度成正比,渗透速度与渗透面积成正比,而水压力与渗透深度成反比。
因此,板桩的抗渗能力主要取决于板桩的材料、结构和尺寸等因素。
【3.板桩抗渗计算的方法和步骤】板桩抗渗计算的方法主要有两种:一种是经验公式法,另一种是数值模拟法。
经验公式法是根据大量的实验数据和工程实践总结出来的,它简单易用,但精度较低;数值模拟法则是利用计算机模拟板桩在水中受力情况,其精度高,但操作复杂。
计算步骤一般包括:确定板桩的材料和尺寸,计算板桩的水压力,计算板桩的渗透速度,最后根据达西定律计算出板桩的抗渗能力。
【4.板桩抗渗计算的实际应用和效果】板桩抗渗计算在实际工程中的应用非常广泛,它可以帮助工程师确定板桩的材料和尺寸,以达到最佳的抗渗效果;也可以用于评估板桩的抗渗性能,以确保工程的安全和稳定。
通过板桩抗渗计算,可以有效地提高板桩的抗渗性能,减少水的渗透,从而提高工程的安全性和稳定性。
【5.板桩抗渗计算的发展前景和挑战】随着科技的发展和计算机技术的进步,板桩抗渗计算将越来越精确,越来越方便。
同时,随着工程结构的复杂化和规模化,板桩抗渗计算也将面临着更大的挑战。
钢板桩计算书
钢板桩设计计算书各工况钢板桩埋深及强度计算(根据《深基坑工程设计施工手册》计算) 各土层地质情况:天然容重31/1.17m KN =γ,粘聚力2.91=c ,内摩擦角016.2=ϕ,91.0)245(tan 121=-=ϕa K , 10.1)245(tan 121=+=ϕp K取1米宽钢板桩进行计算,所有设备均在预留平台施工,围堰顶部施工荷载忽略不计。
基坑开挖深度4m ,钢板桩外露1米。
拟选用16米长钢板桩,入土深度11米。
在+3m 位置设置第一道支撑。
围堰采用日本三菱钢板桩FSP-Ⅳ型钢板桩,其技术参数如下:截面尺寸400mm (宽度)×170mm (高度)×15.5mm (厚度),重量为76.1kg/m ,惯性矩为4670cm 4,截面模量362cm 3,板桩墙惯性矩为38600cm 4/m ,截面模量2270cm 3/m ,钢板桩平面布置、板桩类型选择,支撑布置形式,板桩入土深度、基底稳定性设计计算如下:(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图 基坑底以上土压力强度Pa 1: Pa 1=r*4Ka=17.1×3.5×0.91 =54.5KN/m 2(2)确定内支撑层数及间距按等弯距布置确定各层支撑的间距,h=6[f]wrka3 = 391.0101.17102270350635⨯⨯⨯⨯⨯(简明施工计算手册公式3-28) =313cm=3.13mh :板桩顶部悬臂端的最大允许跨度 [f ]:板桩允许弯曲应力r :板桩墙后的土的重度 k a :主动土压力系数+4h 1=1.11h=1.11×3.13=3.47m (简明施工计算手册 图3-10支撑的等弯矩布置) h 2=0.88 h =0.88×3.13=2.75m (简明施工计算手册 图3-10支撑的等弯矩布置) A 、工况一第一道支撑已施工,开挖至+1m (开挖深度2m ),此时拉森钢板桩为单锚浅埋式钢板桩支护(第一道支撑设在+3.0位置)确定钢板桩埋深查深基坑工程设计施工手册表6.5-2,此时被动土压力放大系数为1.232.12.11==p p K Kt=(3E p -2E a )H/2(E a - E p ) 简明施工计算手册公式3-24 t=7.5m 实际埋深为12米, 计算支撑反力m KN h h h p E aD a /2.7025.95.978.7)(56.152121111=⨯⨯=⨯⨯=⨯=mKNhpEpDp/2.6352.15.75.741.921=⨯⨯⨯=⨯=根据水平力平衡,0=--REEpa得mKNR/67=即支撑反力为67KN/m 钢板桩弯矩113.3KM.m(B点位置)B、工况二第二道支撑已施工,开挖至-0.5m(开挖深度3.5m),此时拉森钢板桩此时拉森钢板桩为多锚式钢板桩支护(第二道支撑设在+1位置)根据盾恩法求桩的入土深度由公式γkaH(hi+t)=γ(Kp-Ka)t2整理得:(Kp-Ka)t2-Hkat-Hkahi=0代入相关数据得:(1.32-0.91)t2-3.5×0.91t-3.5×0.91×1.5=0解得:t=9.09m故要求钢板桩总长度:L=4.5+9.09=13.59m,取L=15m,入土深度10.5米,安全系数为1.17。
悬臂式钢板桩和板桩稳定性计算计算书
悬臂式板桩和板桩稳定性计算计算书一、编制依据本计算书的编制参照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99),《土力学与地基基础》(清华大学出版社出版)等编制。
二、参数信息重要性系数:1.00;开挖深度度h:2.55m;基坑外侧水位深度h wa:3.4m;基坑内侧水位深度h wp:0.80m;桩嵌入土深度h d:4m;基坑边缘外荷载形式:无荷载2;悬臂板桩材料:20号槽钢;弹性模量E:206000N/mm2强度设计值[fm] :205N/mm ;桩间距bs:0.10m;3;截面惯性矩Ix:1913.70cm4;截面抵抗矩Wx:191.4cm基坑土层参数:序号土名称土厚度坑壁土的重度内摩擦角内聚力浮容重(m) (kN/m 3) ( °) (kPa) (kN/m 3)1 粘性土 4.3 18.2 7.5 12.2 18.22 粘性土 2.1 18.3 5.6 11.8 18.33 粉土 2.2 18.6 17.3 11.3 18.64 粘性土 5.3 19.3 6.5 37 19.3三、土压力计算1、水平荷载(1)、主动土压力系数:2(45°-φ1/2)= tan2(45-7.5/2)=0.769; K a1=tan2(45°-φ2/2)= tan2(45-7.5/2)=0.769; K a2=tan2(45°-φ3/2)= tan2(45-5.6/2)=0.822; K a3=tan2(45°-φ4/2)= tan2(45-17.3/2)=0.542; K a4=tan(2)、土压力、地下水以及地面附加荷载产生的水平荷载:第1层土:0 ~ 3.4米;0.5 = 0 ×0.769-2 ×12.2 ×0.7690.5 = -21.398kN/m;σa1上= P1K a1-2C1K a10.5 σa1下= ( γ1h1+P1)K a1-2C1K a10.5 = [18.2 3×.4+0] ×0.769-2 1×2.2 ×0.769 =26.193kN/m;第2层土:3.4 ~ 4.3米;H2' = ∑γi h i/ γ2 = 61.88/18.2 = 3.4;0.5 =σa2上= [ 2γH2'+P1+P2a2/(a2+2l2)]K a2-2C2K a20.5 = 26.193kN/m2; [18.2×3.4+0+0] ×0.769-2 1×2.2 ×0.7690.5+γ'h2K a2+0.5γw h22 = σa2下=[γ2H2'+P1+P2a2/(a2+2l2)]K a2-2C2K a20.5+18.2 ×0.9 ×0.769+0.5 1×0×0.92 = 42.841kN/m2;[18.2 ×3.4+0+0] ×0.769-2 1×2.2 ×0.769第3层土:4.3 ~ 6.4米;H3' = H2' = 3.4;0.5+γ'h3K a3+0.5γw h32 = σa3上=[γ3H3'+P1+P2a2/(a2+2l2)]K a3-2C3K a30.5+18.3 ×0.9 ×0.822+0.5 1×0×0.92 = 47.349kN/m2;[18.3 ×3.4+0+0] ×0.822-2 1×.8 ×0.8220.5+γ'h3K a3+0.5γw h32 = σa3下=[γ3H3'+P1+P2a2/(a2+2l2)]K a3-2C3K a30.5+18.3 ×3×0.822+0.5 1×0×32 = 119.895kN/m2;[18.3 ×3.4+0+0] ×0.822-2 1×.8 ×0.822第4层土:6.4 ~ 6.55米;H4' = H3' = 3.4;0.5+γ'h4K a4+0.5γw h42 = σa4上=[γ4H4'+P1+P2a2/(a2+2l2)]K a4-2C4K a40.5+18.6 ×3×0.542+0.5 1×0×32 = 92.837kN/m2;[18.6 ×3.4+0+0] ×0.542-2 1×.3 ×0.5420.5+γ'h4K a4+0.5γw h42 = σa4下=[γ4H4'+P1+P2a2/(a2+2l2)]K a4-2C4K a40.5 2 [18.6 ×3.4+0+0] ×0.542-2 1×.3 ×0.542 +18.6 ×3.15 ×0.542+0.5 1×0×3.15 =2;98.961kN/m(3)、水平荷载:Z0=(σa1下×h1)/(σa1上+ σa1下)=(26.193 3×.4)/(21.398 26×.193)=1.871m;第1层土:E a1=0.5 ×Z0×σa1下=0.5×1.871×26.193=24.507kN/m;作用位置:h a1=Z0/3+∑hi=1.871/3+3.15=3.774m;第2层土:E a2=h2×(σa2上+σa2下)/2=0.9 (×26.193+42.841)/2=31.065kN/m;作用位置:h a2=h2(2σa2上+σa2下)/(3σa2上+3σa2下)+∑hi=0.9 (×2 ×26.193+42.841)/(3 26×.193+3 ×42.841)+2.25=2.664m;第3层土:E a3=h3×(σa3上+σa3下)/2=2.1 (×47.349+119.895)/2=175.606kN/m;作用位置:h a3=h3(2σa3上+σa3下)/(3σa3上+3σa3下)+∑hi=2.1 (×2 ×47.349+119.895)/(3 47×.349+3 ×119.895)+0.15=1.048m;第4层土:E a4=h4×(σa4上+σa4下)/2=0.15 ×(92.837+98.961)/2=14.385kN/m;作用位置:h a4=h4(2σa4上+σa4下)/(3σa4上+3σa4下)+∑hi=0.15 (×2 ×92.837+98.961)/(3 92×.837+3 ×98.961)+0=0.074m;土压力合力:E a= ΣE ai= 24.507+31.065+175.606+14.385=245.563kN/m;合力作用点:h a= Σh i E ai/E a=(24.507 3×.774+31.065 2×.664+175.606 1×.048+14.385 0×.074)/245.563=1.468m;2、水平抗力计算(1)、被动土压力系数:2(45°+ 1φ/2)= tan2(45+7.5/2)=1.3; K p1=tan2(45°+ 2φ/2)= tan2(45+7.5/2)=1.3; K p2=tan2(45°+ 3φ/2)= tan2(45+5.6/2)=1.216; K p3=tan2(45°+ 4φ/2)= tan2(45+17.3/2)=1.846; K p4=tan(2)、土压力、地下水产生的水平荷载:第1层土:2.55 ~ 3.35米;0.5 = 2 ×12.2 ×1.30.5 = 27.823kN/m;σp1上= 2C1K p10.5 = 18.2 0×.8 ×1.3+2 ×12.2 ×1.30.5 = 46.754kN/m;σp1下= γ1h1K p1+2C1K p1第2层土:3.35 ~ 4.3米;H2' = ∑γi h i/ γ2 = 14.56/18.2 = 0.8;0.5 = 18.2 0×.8 ×1.3+2 ×12.2 ×1.30.5 = 46.754kN/m;σa2上= γ2H2'K p2+2C2K p20.5+γ'2h K p2+0.5 γw h22 = σa2下=γ2H2'K p2+2C2K p20.5+18.2 ×0.95 ×1.3+0.5 ×10×0.952 = 73.748kN/m;18.2 ×0.8 ×1.3+2 ×12.2 ×1.3第3层土:4.3 ~ 6.4米;H3' = H2' = 0.8;0.5+γ'3h K p3+0.5 γw h32 = σp3上=[ γ3H3']K p3+2C3K p30.5+18.3 ×0.95 ×1.216+0.5 1×0×0.952 = 69.491kN/m;[18.3 ×0.8] ×1.216+2 ×11.8 ×1.2160.5+γ'3h K p3+0.5 γw h32 = σp3下=[ γ3H3']K p3+2C3K p30.5+18.3 ×3.05 ×1.216+0.5 1×0×3.052 = 158.232kN/m;[18.3 ×0.8] ×1.216+2 ×11.8 ×1.216第4层土:6.4 ~ 6.55米;H4' = H3' = 0.8;0.5+γ'4h K p4+0.5 γw h42 = σp4上=[ γ4H4']K p4+2C4K p40.5+18.6 ×3.05 ×1.846+0.5 1×0×3.052 = 209.448kN/m;[18.6 ×0.8] ×1.846+2 ×11.3 ×1.8460.5+γ'4h K p4+0.5 γw h42 = σp4下=[ γ4H4']K p4+2C4K p40.5+18.6 ×3.2 ×1.846+0.5 1×0×3.22 = 219.287kN/m;[18.6 ×0.8] ×1.846+2 ×11.3 ×1.846(3)、水平荷载:第1层土:E p1=h1×(pσ1上+σp1下)/2=0.8 (×27.823+46.754)/2=29.831kN/m;作用位置:h p1=h1(2 σp1上+σp1下)/(3 σp1上+3σp1下)+∑hi=0.8 (×2 ×27.823+46.754)/(3 27×.823+3 ×46.754)+3.2=3.566m;第2层土:E p2=h2×(pσ2上+σp2下)/2=0.95 (×46.754+73.748)/2=57.239kN/m;作用位置:h p2=h2(2 σp2上+σp2下)/(3 pσ2上+3σp2下)+∑hi=0.95 (×2 ×46.754+73.748)/(3 46×.754+3 ×73.748)+2.25=2.69m;第3层土:E p3=h3×(pσ3上+σp3下)/2=2.1 (×69.491+158.232)/2=239.109kN/m;作用位置:h p3=h3(2 σp3上+σp3下)/(3 σp3上+3σp3下)+∑hi=2.1 (×2 ×69.491+158.232)/(3 69×.491+3 ×158.232)+0.15=1.064m;第4层土:E p4=h4×(pσ4上+σp4下)/2=0.15 (×209.448+219.287)/2=32.155kN/m;作用位置:h p4=h4(2 σp4上+σp4下)/(3 σp4上+3σp4下)+∑hi=0.15 (×2 ×209.448+219.287)/(3 20×9.448+3 ×219.287)+0=0.074m;土压力合力:E p= ΣE pi= 29.831+57.239+239.109+32.155=358.334kN/m;合力作用点:h p= Σi h E pi/E p=(29.831 3×.566+57.239 2×.69+239.109 1×.064+32.155 0×.074)/358.334=1.443m;四、验算嵌固深度是否满足要求根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99)的要求,验证所假设的h d是否满足公式;h p∑E pj - 1.2 γ0h a E ai ≥01.44 ×358.33-1.2 1×.00 ×1.47 ×245.56=84.59;满足公式要求!五、抗渗稳定性验算根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99)要求,此时可不进行抗渗稳定性验算!六、结构计算1、结构弯矩计算弯矩图(kN·m)变形图(m)悬臂式支护结构弯矩Mc=15.23kN·m;最大挠度为:0.03m;2、截面弯矩设计值确定:M=1.25γ0M c截面弯矩设计值M=1.25×1.00×15.23=19.04;γ0----为重要性系数,按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99),表3.1.3可以选定。
9m钢板桩计算
9m钢板桩围堰设计计算书一、概况1、宁芜线青弋江特大桥13#-17#墩、21#-22#墩、46#墩、55#-57#墩、60#墩-64#墩设计采用8根φ100cm钻孔桩,南京台、65#台设计采用12根φ100cm钻孔桩,43#墩采用设计11根φ100cm钻孔桩,成桩后用钢板桩围堰施工承台。
2.设计参数(1)地下水位取+5.708m。
(2)承台顶标高+7.208m、承台底标高+5.208m、承台尺寸为10.08x4.8x2.0m。
(3)钢板桩围堰内部平面尺寸为12.06x0.68m2,围堰顶标高+8.71m、底标高-0.29m。
(4)承台周围地质为粉质粘土,比重γ土=18.6KN/m3、内摩擦角Ψ=16.49º、粘聚力c=13.61KPa,因为粉质粘土的液性指数为0.61介于0和1之间,所以水位以下的该土层按不利状态考虑受到水的浮力作用。
其下为粉砂比重γ土=18.7KN/m3,粉砂的内摩擦角Ψ=28~36º,但是含水饱和的细砂很容易失去稳定,因此考虑内摩擦角Ψ取24º。
(5)距板桩围堰外1.5m均布荷载按30KN/m2考虑,围堰内基坑浇注15cm厚砼垫层,35cm 厚碎石垫层。
(6)拟采用拉森IV型钢板桩 W=2037cm3、[σ]=180MPa、L=9m。
岩土工程参数建议值二、钢板桩设计方案1、计算板桩入土深度:作用在钢板桩上的土压力强度及压力分布粉质粘土:由内摩擦角Ψ=17.75º得,m=tg(45-Ψ/2)=0.730,m2=0.533。
各点的主动土压力如下:P a=(γz+q)m2-2cm=30×0.533-2×15.16×0.730=-6.14KN/m2P b=(γz+q)m2-2cm=(18.6×0.5+30)×0.533-2×15.16×0.730=-1.19KN/m2 P c=(γz+q)m2-2cm=(18.6×2+30)×0.533-2×15.16×0.730=13.68KN/m2P d=(γz+q)m2-2cm=(18.6×2+8.6×1.5+30)×0.533-2×15.16×0.730=20.56KN/m2P e=(γz+q)m2-2cm=(18.6×2+8.6×5.0+30)×0.533-2×Array 15.16×0.730=36.60KN/m2水压力(基坑开挖后):P水=γ水×h水=10×1.5=15KN/m2由上图中f点的土压力Ff=0可得:γKKp×y=γKa(H+y)Kp——被动土压力系数K——被动土压力系数修正值由《简明施工计算手册》知k=1.70γ——土的重度8.6× 1.7×2.371× 1.5+8.7× 1.7×2.371×(y-1.5)=(18.6×2+8.6×5+8.7×(y-1.5)+30) ×0.422+15解得y=1.80m把af梁段看成钢板桩一等值简支梁根据∑Mb=0得1/2×65×1.5×(2/3×1.5+1)+58×1.5×(1/2×1.5+1.5+1)+1/2×(65-58)×1.5×(1/3×1.5+1.5+1)+1/2×53.09×1.06×(1/3×1.06+1.5+1.5+1)-Rg ×(2+1.5+1.5+1)=0g 点的反力Rg=86.4KNX 可根据Rg 和板桩前被动土压力对板桩底端的力矩相等,即∑Mf=0求得 Rg =x 2γ(kk p -K a )/6X=)(ka kkp Rg -γ/6=()422.0371.27.17.8/4.866-⨯⨯⨯=4.07m 得钢板桩最小入土深度t 0=x+y=1.5+4.07=5.57m ,安全系数取1.1得 钢板桩实际入土深度t=1.1 t 0=1.1×5.57=6.2m 。
钢板桩计算EXCEL版
(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图Ka0.869584386Kp 1.14997465板桩外侧均布荷载换算填土高度h1h1 1.176470588m-1m以上土压力强度Pa132.17462228KN/m2-1m以下土压力强度Pa283.91489324KN/m2(2)土压力0点距基坑底距离u10.85467556m(3)计算支反力主动土压力合力Ea861.7477748KN/m2合力到桩顶距离a7.997830426m支反力Ra410.1932035KN基坑底剪力Qb466.3579927KN(4)钢板桩入土深t024.2286609mt39.92906864ml43.42906864m(5)最大弯矩在剪力Q=0处剪力0处到桩顶距离x 5.58Mmax1006.641676KN.m(6)围檩强调计算设置支点2个跨度3q205.0966018Mmax34.18276696KN.m用22a槽钢Wz366[σ]200Mpaσ93.39553814σ<[σ](7)支撑杆计算大钢管直径325mm回转半径i长细比λ稳定性(8)坑底抗隆起h0.363525811钢板桩周围土体不大于上值时,地基土稳定,不会发散隆起土容重γ17粘土取18,淤泥土17,区别不大内摩擦角φ4这个值决定钢板桩入土深度,粘土取20基坑顶填土高h21基坑挖深H 3.5围檩支点到钢板桩顶距离h00.5超载q20粘聚力c5这个值决定坑底抗隆起,粘土取21。
钢板桩基坑计算
基坑围护钢板桩支护计算书1、钢板桩围堰设计思路取主塔承台基坑钢板桩围堰进行计算,主塔墩承台24.65m×20.5m×5m,围堰各边沿承台外侧1.5m线性布置。
钢板桩选用桩长9m、宽度0.575m的WRU13-575型钢板桩,其主要技术参数为:I=24224cm4/m,W=1346cm3/m,Q=74.5kg/m。
为了不影响后续承台施工,采用双排钢板桩,双排钢板桩背靠背施打,两排钢板桩顶部内外侧设置2[20a槽钢,利用M20螺栓联成整体增加刚度,不设内支撑。
考虑到基坑深度较大,地下水系丰富,需进行水下混凝土封底,封底砼标号为C20,封底厚度为0.5米。
钢板桩围堰在钻孔灌注桩施工完后进行,围堰不作为承重结构,只承受动土压力、静水压力。
2、设计资料(1)钢板桩顶高程H1:+0.50m施工水位H2:±0.00m (2)开挖底面标高H3:-4.00m开挖深度H:4.50mq=20KN/m2H2=±0.00mH1=+0.50m钢板桩围堰立面示意图(3)砂质土的容重加全平均值γ:18KN/m 3(路桥施工常用数据手册P63页)内摩擦角加全平均值Ф:30°(路桥施工计算手册P108页) 粘聚力加全平均值c :5;孔隙比e :0.75。
(路桥施工常用数据手册P355页)(4)地面超载q :20.0KN/m 2(5)基坑开挖长a=27.05m 基坑开挖宽b=22.9m(6)选用WRU13-575型钢板桩,其主要技术参数为:I=24224cm4/m ,W=1346cm3/m ,Q=74.5kg/m 。
3、 荷载计算(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图主动土压力系数:k a=tg2(45°-φ/2)=tg2(45-30/2)=0.333 被动土压力系数:k p=tg2(45°+φ/2)=tg2(45+30/2)=3板桩外侧均布荷载换算填土高度h土h土=q/γ=20.0/18=1.11m桩顶以上土压力强度Pa1Pa1=γ×h土Ka=18×1.11×0.333=6.65KN/m2水位面处土压力强度Pa2Pa2=γ×(h土+0.5-0)Ka=18×(1.11+0.5-0)×0.333=9.65KN/m2开挖面处土压力强度Pa3 (扣除水浮力影响)Pa3=γ×(h土+0.5-0)+(γ-γw)(0+4 )Ka=[18×(1.11+0.5-0)+(18-10)×(0+4)] ×0.333 =20.31KN/m2开挖面处水压力(围堰抽水后)Pa4:Pa4=γw×4=10×4=40KN/m2q=20KN/m2±0.00m40050qa1=6.65KN/m2qa2=9.65KN/m2qa3+qa4=60.31KN/m2y钢板桩土压力分布图(2)计算反弯点位置。
钢板桩支护计算方法
《简明施工计算手册》(第三版)板桩支护类型与打入深度计算打入深度计算一、支护类型与荷载板桩是在深基坑开挖时打入土中,用来抵抗图和水所产生的水平压力,并依靠它打入土内的水平阻力,以及设在钢板桩上部的拉锚或支撑来保持其稳定。
板桩使用的材料有木材、钢筋混凝土、钢材等,其中钢板桩由于强度高,打设方便,应用最为广泛。
板桩的支护形式,根据基坑挖土深度、土质情况、地质条件和相邻近建筑、管线的情况,可选用悬臂式、单锚(支撑)式或多锚(支撑)式等。
作用在板桩上的土侧压力,与土的内摩擦角ϕ、黏聚力c和重度γ有关,应由工程地质勘查报告提供,如基坑内打桩降水后,土质有挤密、固结或扰动情况,应作调整,或再进行二次勘查测定。
如土质不同时,应分层计算土侧压力,对于不降水一侧,应分别计算地下水位以下的土侧压力和水对=板桩的侧压力。
地面荷载包括静载(堆土、堆物等)和活载(施工活载、机械及运输汽车等),按实际情况折算成均布荷载计算。
二、悬臂式板桩悬臂式板桩是指顶端不设支撑或锚杆,完全依靠打入足够的深度来维持其稳定性的板桩。
悬臂式板桩的如图深度和最大弯矩的计算,一般按以下方法步骤进行:1、试算确定埋入深度t1。
先假定埋入深度t1,然后将净主动土压力acd 和净被动土压力def 对e 点取力矩,要求由def 产生的抵抗力矩大于由acd 所产生的倾覆力矩的2倍,即使防倾覆的安全系数不小于2;2、确定实际所需入土深度。
将通过试算求得的t1增加15%,以确保板桩的稳定;3、求入土深度t2处剪力为零的点g,通过试算求出g 点。
该店净主动土压力acd 应等于净被动土压力dgh;4、计算最大弯矩。
此值应等于acd 和dgh 绕g 点的力矩之差值;5、选择板桩截面。
根据求得的最大弯矩和板桩材料的容许应力(钢板桩取钢材屈服应力的1/2),即可选择板桩的截面、型号。
对于中小型工程,长4m 内悬臂板桩,如土层均匀,已知土的重度γ、内摩擦角ϕ、和悬臂高度h,亦可参靠表4-12来确定最小入土深度tmin 和最大弯矩Mmax图1 悬臂式板桩计算简图三、单锚浅埋式钢板桩与单锚深埋式钢板桩单锚板桩按入土深度的深或浅,分别以下两种计算方法:1、单锚浅埋板桩计算假定上端为简支,下端为自由支撑。
1.相当梁法计算板桩
【例】计算单锚板桩的支撑反力及入土深度。
基坑开挖深度为5.5m,设一道拉锚位于板桩顶端。
已知土的重度γ=18kN/m³,土的等效摩擦角φ=30º。
题目解答思路:
首先确定,主动被动土压力系数Ka Kp,根据Ka,Kp确定反弯点C距离坑底的高度hc1;将杆件在C点认为是截断的,分别求出到C点为止,主动土压力和被动土压力的大小。
将AC看做一个梁,分别利用水平方向静力平衡和对C点取距算出拉锚受力Tc1和C点的水平内力Rc进而确定h0从而得出如图深度h d
核心公式:
,,
,,
解:
取单位长度挡板桩计算】
K
a
=tan2 (45º-φ/2)= tan230º=0.33
K p=tan2(45º+φ/2)= tan260º=3(Ka—主动土压力;Kp—被动土压力)
m
(h—基坑深度, hc
1
--反弯点到坑底距离,此公式是在认为拉锚的力和Rc平衡的情况下根据推导的)
kN
(γ—土重度)
kN
由∑ X =0 ,∑ M c =0 得:
T c1 =37.8kN R c =64.3kN
R c `= R c` =64.3 kN
即支撑反力为 37.8 kN m
(这个公式
是对D点取距,根据公式推导过来的)h d = h c1 +1.2 h 0 =0.69+1.2×2.83=4.09m
入土深度为 4.09 米。
(完整word版)钢板桩计算公式
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(本项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H2:3.000m2 地面标高H0:4.350m开挖底面标高H3:-3.400m开挖深度H:7.7500m3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/m25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)=0.49kp=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Pa1Pa1=r×(h+0.25)Ka=18.3×(1.09+0.25) ×0.49=12.0KN/m2水位土压力强度Pa2Pa2=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Pa3Pa3=[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*m1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。
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•2)计算
•(1)朗金土压力理论
ea
(2)库仑土压力理论
rzk a
滑裂面
ea rzk a 2c
ka——主动土压力系数 C ——土的粘聚力
ka
ka
tan 2 (450
)
2
•3 被动土压力
•1)含义:挡土结构受外力的作用,向土体方向移动,当位移 达到一定值 时,土体中形成一个滑裂面,应力达到平衡,此时 土压力最大,这时土压力称为被动土压力。
C
A点
eA (10 1.5 17.6) 0.307 11.18
K
C点
N点 eC (10 16 17.6) 0.307 35.49
N
eN [10 (6 Dmin ) 17.6] 0.307 35.49 5.403Dmin
K点
eK [10 (6 D1) 17.6] 0.307 35.49 5.403D1
•2)计算
•(1)朗金土压力理论
滑裂面
ep rzk p
(2)库仑土压力理论
e p rzk p 2c
ka——被动土压力系数 C ——土的粘聚力
kp
kp
tan 2 (450
)
2
•4 板桩支护的太沙基——佩克 包络计算简图
0.3H
0.2H 0.8H
0.2H
0.15H 0.55H
0.2H 0.6H
D1
K N
(2)以相当梁为对象,对A 点取距
VK (H D1 H 0 ) M E1 M E2
H
VK
M E1 M E2 H D1H0
(3) 对AK段
T VK E1 E2
T E1 E2 VK
H0 T
A
E1
D1 Vk
E2
K
(4)对N点取距
K Vk
11 D2VK D2r(K P Ka ) 2 D2 3 D2
2求被动土压力
kp
tan 2 (450
)
2
tan 2 (45 32) 2
3.255
K p 1.084
C点
ec 0
K点
eK rzK p 17.6 3.255 D1 57.29D1
N点
eN rzK p 17.6 3.255 Dmin 57.29Dmin
3 求D1 K点处主被动土压力强度值相等
若板桩的上部水平位移较大, 桩底可能发生反方向的位移, 桩后出现静被动土压力,这种 情况较少。如图示。
实际工程中一般取第三种状态 进行计算。
3 单锚板桩的计算 1)土压力分布图
实际中取第三种情况即 上部铰接,下部入土为 弹性嵌固。
2)相当梁计算法: 找出板桩弯矩曲线上的反弯点,该处的 弯矩为零,把板桩在反弯点处截成两段,上部为一简支梁,
0.8rH tan 2 (450 ) 2
密砂
0.8rH tan 2 (450 ) 2
松砂
rH 4c
粘土
•二)悬臂板桩支护 由于悬臂板桩的弯矩大,所需的截面大不经济,且其位移也
大一般用于3~4米深的浅基坑工程。(关于其设计不作介绍)
•三)单锚(单支点)板桩支护设计
•1 工程事故及原因
支护结构
下部为一次超静定梁,然后求解。
实际中,通过对不同长度和不同入土深度的板桩弯矩与挠曲线 的研究,发现板桩的反弯点与土压力强度等于零的位置较接近, 故计算中可取该点为反弯点。
3)计算公式的推导
•需要解决的问题
•1 板桩的最小入土深度 Dmin ;
•2 锚杆拉力 T •3 板桩中最大弯矩 Mmax
Dmin
2
3
0.68 Vk
E2
57.03KN m
K
VK
M E1 M E2 H D1H0
D2
N
D2
6VK r(K p Ka )
Dmin D1 D2
(5)求支护结构中剪力为零的位置,此处弯矩最大,由此
求 Mmax
4 例题 某基坑深 H=6 米,拟用单锚 式钢筋混凝土板桩支护,H0=1.5m 处
设锚杆,锚杆间距2米,砂土φ=320, r=17.6Kn/m3,基坑边荷载 q=10Kpa .
ห้องสมุดไป่ตู้
板桩下部移动
拉锚破坏
拉锚长度不足
板桩失稳 板桩变形及桩背土体下沉
•2 受力及变形分析 1)计算类型 根据板桩入土的深度不同分为两种类型
自由支撑
嵌固支撑
•2)单锚板桩土压力,弯矩及变形分析
此时如图较浅整个板桩向 左变形,BC段被动土压 力得以全部发挥。如图示。
随着入土深度加大会出现 下面的情况。
入土深度的加大,桩前的被动 土压力增大,当达到某一平衡 状态时,桩底C仅在原位置发 生转动而无位移,由于位移减 少,被动土压力未得到充分发 挥。如图示。
a b两种情况板桩相当于 简支,即自由支撑。
随着入土深度加大,桩底部有 一段无位移也无转角,其受到 的是桩后的静土压力,此时桩 处于嵌固状态。如图示。
试用相当梁法计算锚杆的水平拉6 力T,桩的最小入土深度Dmin, Mmax及位置。
Dmin
1.5
10
T A
Dmin
1.5
解 1 求主动土压力
ka
tan 2 (450
)
2
tan 2 (45 32 ) 0.307 2
Ka 0.544
B
10
T
A
6
B点
eB (q rH )Ka (10 0) 0.307 3.07
H0
H
q
q
H0
T
T
A
A
D2 D1
已知: φ c
K N
r
T
A
E1
Vk K
E2
K
Vk
N
(1) K点处,即深度D1处,主被动土压力强度相等
D1rK p [q (H D1 )r]Ka
q
T
H0
A
D1
(q Hr)K a r(K p KA)
kp
tan 2 (450
)
2
ka
tan 2 (450
)
2
D2
35.49 5.403D1 57.29D1 D1 0.68m
4 对A点取距求VK
M Ea1
3.07 6( 6 2
1.5)
1 6(35.49 3.07)(6 2 1.5)
2
3
270.77KN m
3.07
1.5 T
A
E1
6
C 35.49
M E2
1 0.68 35.49(1 0.68 6 4.5)
板桩支护结构计算
•一) 土压力的计算
•1 静止土压力 E0
1)含义:当挡土结构在土压力的作用下,不可能产生侧向位 移时,作用于结构上的土压力。
q •2)计算式
支护结构
e0 k0 (q rz)
E0
k0 —— 土的静止侧压力系数
r —— 土的重度
•2 主动土压力 Ea
•1)定义: 当挡土结构在土压力 的作用下移动,随着位移增大 作用于挡土结构上的应力减小,当位移达到一定值时,土体开裂 形成滑裂面,应力达到极限平衡,此时土压力最小,这时的土压 力为主动土压力。