拉森鋼板樁基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)和計(jì)算.doc

3、 拉森鋼板樁基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)和計(jì)算3.1、基本情況城展路環(huán)城河橋橋臺(tái)位于河岸上，基坑開(kāi)挖深度較??；橋墩長(zhǎng)24m，寬1.7m，右偏角90，系梁底標(biāo)高為0.0m，河床底標(biāo)高0.0m，因此基坑底部尺寸考慮1m施工操作面要求，布置為長(zhǎng)26m，寬3.7m，不需土方開(kāi)挖。環(huán)城河常水位2.6m，1/20洪水位3.27m，河床底標(biāo)高0.0m，河底為淤泥土?？紤]選擇枯水期施工，堰頂標(biāo)高為3.5m。3.2、支護(hù)方案設(shè)計(jì) 支護(hù)采用拉森鋼板樁圍堰支護(hù)，圍堰平行河岸布置，平面布置詳見(jiàn)附圖。堰體采用拉森鋼板樁型，樁長(zhǎng)12米，內(nèi)部水平圍檁由單根（500300mm）H型鋼組成，支撐桿設(shè)置在鋼板樁頂部，由直徑為600mm，壁厚為8mm鋼管組成。整個(gè)基坑開(kāi)挖完成后，沿基坑四周挖出一條200200mm排水溝，在基坑對(duì)角設(shè)500500500mm集水坑，用泥漿泵將集水坑內(nèi)滲水及時(shí)排出基坑。 布置圖：4、 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算4.1、橋墩基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算鋼板樁長(zhǎng)度為12米，樁頂支撐，標(biāo)高3.5米，入土長(zhǎng)度8.5米?；娱_(kāi)挖寬度26米，坑底標(biāo)高0.0米?；硬捎美摪鍢吨ёo(hù)，圍檁由單根（500300mm）H型鋼組成，設(shè)單道樁頂支撐，支撐采用直徑為600mm，壁厚為8mm鋼管作為支撐導(dǎo)梁，鋼管與H型鋼進(jìn)行嵌固相連并焊接。驗(yàn)算鋼板樁長(zhǎng)度，選擇鋼板樁和導(dǎo)梁型號(hào)，驗(yàn)算基底穩(wěn)定性。采用理正深基坑軟件對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍囹支撐體系等變形與內(nèi)力整體計(jì)算分析；支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性、抗隆起、抗管涌、嵌固深度采用理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件單元計(jì)算進(jìn)行分析。4.1.1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)1、基坑設(shè)計(jì)等級(jí)及設(shè)計(jì)系數(shù)二級(jí)，重要性系數(shù)：1.0；支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.0；構(gòu)件計(jì)算綜合性系數(shù)：1.25。2 、材料力學(xué)性能指標(biāo)序號(hào)材料名稱/規(guī)格使用部位強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(Mpa)抗拉、壓、彎抗剪承壓1500300mmH型鋼(Q235)腰梁2151253252D600mm鋼管(Q235)內(nèi)支撐2151253253鋼板樁樁2954.1.2、施工工況定義1、單元分析工況定義（1）、工況1：打鋼板樁，水面以下3.5m；（2）、工況2：在樁頂以下0.5m處安裝第一道內(nèi)支撐；（3）、工況3：抽水；2、單元計(jì)算 支護(hù)方案 -連續(xù)墻支護(hù)- 基本信息 -內(nèi)力計(jì)算方法增量法規(guī)范與規(guī)程建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 JGJ 120-99基坑等級(jí)二級(jí)基坑側(cè)壁重要性系數(shù)01.00基坑深度H(m)3.500嵌固深度(m)8.500墻頂標(biāo)高(m)0.000連續(xù)墻類型鋼板樁 每延米板樁截面面積A(cm2)236.00 每延米板樁壁慣性矩I(cm4)39600.00 每延米板樁抗彎模量W(cm3)2200.00有無(wú)冠梁無(wú)放坡級(jí)數(shù) 0超載個(gè)數(shù) 0支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水平集中力0- 附加水平力信息 -水平力作用類型水平力值作用深度是否參與是否參與序號(hào) (kN)(m)傾覆穩(wěn)定整體穩(wěn)定- 土層信息 -土層數(shù) 3坑內(nèi)加固土 否內(nèi)側(cè)降水最終深度(m)3.500外側(cè)水位深度(m)0.000內(nèi)側(cè)水位是否隨開(kāi)挖過(guò)程變化否內(nèi)側(cè)水位距開(kāi)挖面距離(m)-彈性計(jì)算方法按土層指定彈性法計(jì)算方法m法- 土層參數(shù) -層號(hào)土類名稱層厚重度浮重度粘聚力內(nèi)摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1雜填土3.5010.00.00.000.002淤泥質(zhì)土3.7216.96.9-3淤泥10.5015.85.8-層號(hào)與錨固體摩粘聚力內(nèi)摩擦角水土計(jì)算方法m,c,K值抗剪強(qiáng)度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (kPa)10.10.000.00合算m法0.00-215.08.5011.80合算m法1.49-312.08.007.70合算m法0.63- 支錨信息 -支錨道數(shù)1支錨支錨類型水平間距豎向間距入射角總長(zhǎng)錨固段道號(hào) (m)(m)()(m)長(zhǎng)度(m)1內(nèi)撐1.0000.500-支錨預(yù)加力支錨剛度錨固體工況錨固力材料抗力材料抗力道號(hào)(kN)(MN/m)直徑(mm)號(hào)調(diào)整系數(shù)(kN)調(diào)整系數(shù)10.001281.00-2-4062.001.00- 土壓力模型及系數(shù)調(diào)整 -彈性法土壓力模型:經(jīng)典法土壓力模型:層號(hào)土類名稱水土水壓力主動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力 調(diào)整系數(shù)調(diào)整系數(shù)調(diào)整系數(shù)最大值(kPa)1雜填土合算1.0001.0001.00010000.0002淤泥質(zhì)土合算1.0001.0001.00010000.0003淤泥合算1.0001.0001.00010000.000- 工況信息 -工況工況深度支錨號(hào)類型(m)道號(hào)1開(kāi)挖1.000-2加撐-1.內(nèi)撐3開(kāi)挖3.500- 設(shè)計(jì)結(jié)果 - 結(jié)構(gòu)計(jì)算 -各工況：內(nèi)力位移包絡(luò)圖：地表沉降圖：- 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 -抗傾覆安全系數(shù):Mp被動(dòng)土壓力及支點(diǎn)力對(duì)樁底的抗傾覆彎矩, 對(duì)于內(nèi)支撐支點(diǎn)力由內(nèi)支撐抗壓力 決定;對(duì)于錨桿或錨索，支點(diǎn)力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。Ma主動(dòng)土壓力對(duì)樁底的傾覆彎矩。注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長(zhǎng)度計(jì)算。 工況1： 注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長(zhǎng)度計(jì)算。 序號(hào)支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內(nèi)撐 0.000 - Ks = 2.140 = 1.200, 滿足規(guī)范要求。 工況2： 注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長(zhǎng)度計(jì)算。 序號(hào)支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內(nèi)撐 4062.000 - Ks = 23.368 = 1.200, 滿足規(guī)范要求。 工況3： 注意：錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長(zhǎng)度計(jì)算。 序號(hào)支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m) 1 內(nèi)撐 4062.000 - Ks = 22.641 = 1.200, 滿足規(guī)范要求。 - 安全系數(shù)最小的工況號(hào)：工況1。 最小安全Ks = 2.140 = 1.200, 滿足規(guī)范要求。- 抗隆起驗(yàn)算 -Prandtl(普朗德?tīng)?公式(Ks = 1.11.2)，注：安全系數(shù)取自建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范YB 9258-97(冶金部):Ks = 1.940 = 1.1, 滿足規(guī)范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks = 1.151.25)，注：安全系數(shù)取自建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范YB 9258-97(冶金部):Ks = 2.101 = 1.15, 滿足規(guī)范要求。 隆起量的計(jì)算 注意：按以下公式計(jì)算的隆起量，如果為負(fù)值，按0處理!式中基坑底面向上位移(mm);n從基坑頂面到基坑底面處的土層層數(shù);ri第i層土的重度(kN/m3)； 地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的飽和重度(kN/m3);hi第i層土的厚度(m);q基坑頂面的地面超載(kPa);D樁(墻)的嵌入長(zhǎng)度(m);H基坑的開(kāi)挖深度(m);c樁(墻)底面處土層的粘聚力(kPa);樁(墻)底面處土層的內(nèi)摩擦角(度);r樁(墻)頂面到底處各土層的加權(quán)平均重度(kN/m3); = 32(mm)- 抗管涌驗(yàn)算 -抗管涌穩(wěn)定安全系數(shù)(K = 1.5):式中0側(cè)壁重要性系數(shù);土的有效重度(kN/m3);w地下水重度(kN/m3);h地下水位至基坑底的距離(m);D樁(墻)入土深度(m);K = 3.679 = 1.5, 滿足規(guī)范要求。- 承壓水驗(yàn)算 -式中Pcz基坑開(kāi)挖面以下至承壓水層頂板間覆蓋土的自重壓力(kN/m2); Pwy承壓水層的水頭壓力(kN/m2); Ky抗承壓水頭的穩(wěn)定性安全系數(shù)，取1.5。Ky = 33.80/30.00 = 1.12 = 1.05基坑底部土抗承壓水頭穩(wěn)定!- 嵌固深度計(jì)算 -嵌固深度計(jì)算參數(shù)：嵌固深度系數(shù)1.200抗?jié)B嵌固系數(shù)1.200嵌固深度計(jì)算過(guò)程： 按建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 JGJ 120-99單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)計(jì)算支點(diǎn)力和嵌固深度設(shè)計(jì)值hd： 1) 按ea1k = ep1k 確定出支護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩零點(diǎn)hc1 = 0.000 2) 支點(diǎn)力Tc1可按下式計(jì)算： hT1 = 3.000m Tc1 = 23.820 kN 3) hd按公式：hpEpj + Tc1(hT1+hd) - 0haEai=0確定 = 1.200 ， 0 = 1.000 hp = 1.591m，Epj = 294.604 kPa ha = 2.688m，Eai = 197.036 kPa 得到hd = 4.100m，hd采用值為：8.500m4.1.3、圍堰圍囹（腰梁）及斜撐驗(yàn)算 根據(jù)4.1.2節(jié)單元計(jì)算，取其最大反力作為圍囹均布荷載。根據(jù)第4.1.2節(jié)計(jì)算知圍囹工況3反力最大為24.08kN，因此均布荷載為24.08Kn/m內(nèi)導(dǎo)梁最大彎矩Mmax 采用的支撐最大間距Lmax=4.5m內(nèi)導(dǎo)梁采用單片焊接H型鋼h=482mm,b=300mm,t=11mm,W=2523cm3 。Mmax=(qmaxLmax2)/8=(24.084.52)/8=67.0KNm max=Mmax/W=67.0103/2523=26.6M