理正深基坑之鋼板樁受力計(jì)算

1、理正深基坑之鋼板樁受力計(jì)算（自摸索）理正深基坑軟件界面如下：其中有單元計(jì)算與整體計(jì)算之分故對(duì)于錨桿錨索等，要采用單元計(jì)算，對(duì)于其他則采用整體計(jì)算所以，對(duì)于鋼板樁，則采用整體計(jì)算，具體方法如下：注意：有時(shí)打開(kāi)理正軟件后，點(diǎn)開(kāi)方案設(shè)計(jì)或者網(wǎng)線布置時(shí)會(huì)提示有一個(gè)程序正在運(yùn)行，這個(gè)不要緊，將軟件關(guān)掉，重新打開(kāi)即可。然后，打開(kāi)方案設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)置：第二步進(jìn)入網(wǎng)線布置，網(wǎng)線布置不要用復(fù)制或者導(dǎo)入DXF文件。因?yàn)閷?dǎo)入文件會(huì)很慢，慢到一天都動(dòng)不了，另外復(fù)制的話，到時(shí)會(huì)使得網(wǎng)線間距不準(zhǔn)確。故只能使用添加縱橫網(wǎng)格：點(diǎn)擊它后，會(huì)出現(xiàn)如下圖的界面，在這個(gè)界面里，輸入數(shù)值要注意按下列方法：輸入完數(shù)字，上面的區(qū)域自動(dòng)會(huì)有圖

2、形，然后點(diǎn)擊確定即可。然后關(guān)掉網(wǎng)線布置，從主界面進(jìn)入支護(hù)布置這時(shí)有兩個(gè)界面同時(shí)出現(xiàn)，并且在底下任務(wù)欄也可以看到兩個(gè)圖標(biāo)然后點(diǎn)擊支護(hù)布置圖標(biāo)，得到如下界面然后點(diǎn)擊增加支護(hù)形式，可以增加別的支護(hù)。點(diǎn)擊選中第一行。點(diǎn)擊定義分區(qū)數(shù)據(jù)，會(huì)彈出一個(gè)新界面新界面如下圖，其中的設(shè)置見(jiàn)圖其中，飽和重度計(jì)算方法如下說(shuō)明：飽和重度計(jì)算方法一、已知某土土顆粒重度s=26.5KN/m3,含水率=23%,土的重度=18.47KN/m3,計(jì)算該土飽和容重飽。解：1、由含水率算出土與水的重量已知（ 水質(zhì)量mS+土質(zhì)量mt）*g=18.47KN/m3.式1由含水率定義：=（水的質(zhì)量mS/土的質(zhì)量mt）.式2從式2得：水的質(zhì)量=

3、0.23土的質(zhì)量代入式1：（0.23土的質(zhì)量+土的質(zhì)量）*g=18.47KN/m3則:土粒重量G=15.02（KN）水的重量G=18.47-15.02=3.45（KN）簡(jiǎn)易算法：土粒重量G=/（1+）=18.47/(1+0.23)=15.02(KN)2、 求孔隙度n先算土粒的體積=15.02/26.5=0.567，則土的孔隙度n=1（單位體積）-0.567=0.4333、計(jì)算飽和容重飽飽和時(shí)即土中孔隙（本例為0.433）全部充水，則飽和容重飽=（0.433*9.81+15.02）=19.27（KN/m3）（此樣的飽和度=3.45/0.433*9.81=0.81）二、已知天然重度、天然含水量(%

4、)、孔隙比e時(shí)，計(jì)算飽和容重。例1、已知某土天然重度=19.7KN/m3,含水量=26.1%,孔隙比e=0.74解：A、先算土粒重度=天然重度（19.7）/（1+26.1%）=15.62(KN/m3)；B、再算孔隙度n=100e/(1+e)/100=100*0.74/(1+0.74)/100=0.43C、求飽和重度=（0.43*9.81+15.62）=19.84(KN/m3)例2、已知某土天然重度=19.4kN/m3,含水量=26.09%,孔隙比e=0.77解：A、先算土粒重度=天然重度（19.4）/（1+0.2609）=15.39(KN/m3)；B、再算孔隙度n=100e/(1+e)/100

5、=100*0.77/(1+0.77)/100=0.44 C、求飽和重度=（0.44*9.81+15.39）=19.71(KN/m3)綜上，飽和重度計(jì)算式為： 飽和容重飽=100e/(1+e)/100*9.81+/（1+）計(jì)算出飽和重度后可以計(jì)算浮重度，浮重度也叫有效重度，計(jì)算公式如下：有效重度（或浮重度）計(jì)算公式：有效重度=（土總重量-土粒體積*水重度）/土總體積=飽和重度-水重度（取10kN/m3）名詞解釋：孔隙比(void ratio)是指材料中孔隙體積與材料中顆粒體積之比孔隙度是指巖樣中所有孔隙空間體積之和與該巖樣體積的比值，稱為該巖石的總孔隙度，以百分?jǐn)?shù)表示土的孔隙比=孔隙體積固體顆粒

6、體積孔隙度=孔隙體積土體總體積特別注意：在進(jìn)行內(nèi)撐布置前，先要設(shè)置好內(nèi)撐梁和柱的材料和截面，具體設(shè)置如下：截面設(shè)置如下：選擇好，點(diǎn)擊確定后，才可以應(yīng)用到后一步，鋼材一般選Q345注意，梁和柱要分別選擇，才能在后一步應(yīng)用中才有，梁的不會(huì)在柱中顯示。然后進(jìn)入應(yīng)用，計(jì)算完成后，整體無(wú)法出驗(yàn)算結(jié)論，要再用單元計(jì)算來(lái)驗(yàn)證在進(jìn)行驗(yàn)算前，應(yīng)當(dāng)先已經(jīng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)并計(jì)算過(guò)了，進(jìn)行單元計(jì)算前從整體計(jì)算里記下以下數(shù)據(jù)（這些數(shù)據(jù)在整體計(jì)算的支護(hù)布置界面里找的）：再?gòu)膬?nèi)撐布置里找到內(nèi)撐的一些信息打開(kāi)整體計(jì)算的內(nèi)撐布置界面進(jìn)行如下尋找查找16號(hào)普通工字鋼的信息關(guān)閉整體計(jì)算，然后進(jìn)入單元計(jì)算中進(jìn)入之后進(jìn)行設(shè)置如下圖然后進(jìn)

7、入土層信息然后進(jìn)入支錨信息，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)輸入。如下圖上述信息確定后，就可以進(jìn)行錨固深度估算這里有兩種可能，一種是嵌固深度可能確實(shí)不夠，第二種可能是我們的支撐剛度那些數(shù)據(jù)不對(duì)。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。所以最好在試算嵌固深度前，先對(duì)支錨信息進(jìn)行完善。 支錨信息中有一個(gè)預(yù)加力和支錨剛度：這個(gè)支撐材料的彈性模量除了計(jì)算個(gè)，也可以從整體計(jì)算的結(jié)果中查詢到，查詢方法：點(diǎn)擊整體計(jì)算的結(jié)果查詢?cè)趶棾龅慕缑嬷羞x擇支撐梁，選擇間構(gòu)件查詢，只選擇支撐梁，如下圖記住一點(diǎn)：一般鋼材的彈性模量取206000沒(méi)錯(cuò)，也不用去另外找了。以上結(jié)果都出來(lái)后，返回到單元計(jì)算界面對(duì)于材料抗力，要根據(jù)具體情況進(jìn)行計(jì)算：對(duì)于內(nèi)支撐鋼梁，計(jì)算公式為

8、式中與內(nèi)撐長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)的調(diào)整系數(shù)按下表?。哼x擇時(shí)要注意：A3鋼材是現(xiàn)在的Q235鋼材，16Mn鋼材與現(xiàn)在的Q345鋼材性能接近此表中牽涉到一個(gè)長(zhǎng)細(xì)比，長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算公式如下：=L/i 式中L為壓桿長(zhǎng)度，i=sqrt(I/A) 其中，I為慣性矩，A為截面積。比如此例中，我們采用的支撐梁是20a工字鋼，則慣性矩和截面積都可以從下表中查到.。鋼梁與腰梁焊接的話算固接，此時(shí)=0.5，施工時(shí)要求鋼梁與腰梁，鋼梁與支撐柱都完全焊接牢固。I/A=2369/35.55= 66.64 此結(jié)果開(kāi)平方即為i 故i=66.64= 8.16 （實(shí)際上這個(gè)i就是回轉(zhuǎn)半徑?？芍苯硬楸淼玫降模?桿長(zhǎng)L按5米（柱中距），兩端按鉸接

9、，長(zhǎng)細(xì)比=（500/8.16）*0，5=30.05 又知道鋼為Q345 20號(hào)工字鋼，故從上表中可以找到折減系數(shù)為0.94根據(jù)抗力計(jì)算公式：T=AfyT=1*0.94*35.55*295*100=813810N=985.8KN（因?yàn)?pa=1N/m2，故1MP=1N/mm2）鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度f(wàn)y見(jiàn)下表表(單位MPa)：特別注意：?jiǎn)卧?jì)算時(shí)，預(yù)加力對(duì)于 以下驗(yàn)算不影響：1、 對(duì)于抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算不影響（包括對(duì)支護(hù)底取矩的抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算和踢腳 破壞的抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算兩種都沒(méi)有影響。預(yù)加力為1000KN和0KN計(jì)算得出的結(jié)果是一樣的）2、 對(duì)于整體穩(wěn)定驗(yàn)算也沒(méi)有一點(diǎn)影響 （預(yù)加力為1000KN和0KN計(jì)

10、算得出的結(jié)果是一樣的）3、 對(duì)于抗隆起驗(yàn)算也沒(méi)有一點(diǎn)影響（預(yù)加力為1000KN和0KN計(jì)算得出的結(jié)果是一樣的）4、 對(duì)于流土穩(wěn)定性驗(yàn)算沒(méi)有一點(diǎn)影響（預(yù)加力為1000KN和0KN計(jì)算得出的結(jié)果是一樣的）5、 對(duì)突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算一點(diǎn)影響沒(méi)有（預(yù)加力為1000KN和0KN計(jì)算得出的結(jié)果是一樣的）6、 對(duì)嵌固深度驗(yàn)算更加沒(méi)有影響，根本不搭邊。7、 對(duì)于嵌固段基坑內(nèi)側(cè)土反力驗(yàn)算有一些影響，但影響不大，取預(yù)加力為0時(shí)結(jié)果如下工況1：Ps = 1763.520 Ep = 2906.822，土反力滿足要求。工況2：Ps = 1763.520 Ep = 2906.822，土反力滿足要求。工況3：Ps = 1662

11、.667 Ep = 2207.604，土反力滿足要求。工況4：Ps = 1662.667 Ep = 2207.604，土反力滿足要求。工況5：Ps = 1593.788 Ep = 1700.528，土反力滿足要求。工況6：Ps = 1593.788 Ep = 1700.528，土反力滿足要求。工況7：Ps = 1588.729 Ep = 1717.455，土反力滿足要求。取預(yù)加力為1000時(shí)結(jié)果如下工況1：Ps = 1763.520 Ep = 2906.822，土反力滿足要求。工況2：Ps = 1736.067 Ep = 2906.822，土反力滿足要求。工況3：Ps = 1619.105 E

12、p = 2207.604，土反力滿足要求。工況4：Ps = 1577.430 Ep = 2207.604，土反力滿足要求。工況5：Ps = 1547.411 Ep = 1700.528，土反力滿足要求。工況6：Ps = 1493.760 Ep = 1700.528，土反力滿足要求。工況7：Ps = 1493.648 Ep = 1717.455，土反力滿足要求。8、 對(duì)截面驗(yàn)算有影響，對(duì)比結(jié)果如下： 取預(yù)加力為0時(shí)結(jié)果如下 截面驗(yàn)算 基坑內(nèi)側(cè)抗彎驗(yàn)算(不考慮軸力) nei = Mn / Wx = 184.939/(4200.000*10-6) = 44.033(MPa) f = 215.000(

13、MPa) 滿足 基坑外側(cè)抗彎驗(yàn)算(不考慮軸力) wai = Mw / Wx = 59.182/(4200.000*10-6) = 14.091(MPa) f = 215.000(MPa) 滿足取預(yù)加力為1000時(shí)結(jié)果如下 截面驗(yàn)算 基坑內(nèi)側(cè)抗彎驗(yàn)算(不考慮軸力) nei = Mn / Wx = 300.468/(4200.000*10-6) = 71.540(MPa) f = 215.000(MPa) 滿足 基坑外側(cè)抗彎驗(yàn)算(不考慮軸力) wai = Mw / Wx = 24.181/(4200.000*10-6) = 5.757(MPa) f = 215.000(MPa) 滿足總結(jié)起來(lái)就是：

14、一、預(yù)加力的改變對(duì)抗傾覆穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性根本就沒(méi)有變化，變化的只是位移和樁身彎矩剪力。此處是工字鋼內(nèi)支撐，如果是對(duì)于錨桿的話：在一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)都沒(méi)有的情況下，可以這樣試算，先把預(yù)加力加為零，算出一個(gè)錨索拉力，前提是這個(gè)錨索拉力是能夠保證基坑抗傾覆穩(wěn)定的，然后再在這個(gè)基礎(chǔ)上乘以規(guī)范上的7095%得出預(yù)加力，再帶進(jìn)去計(jì)算，看位移能不能滿足要求。在有經(jīng)驗(yàn)的情況下預(yù)加力一般不超過(guò)450kN，因?yàn)槭褂脴跺^結(jié)構(gòu)的大多為砂土、粉土、或者粘土，這種地層與錨索的抗拔力是有限的，預(yù)加力450kN意味著設(shè)計(jì)拉力達(dá)到450/0.95450/0.7,這基本上是普通錨索在這種地層的極限，如果還不能滿足就要考慮加密錨索間距了。

15、另外土層里面錨索的預(yù)加力損失是驚人的，規(guī)范里面要求的1015%超張拉鎖定根本不夠，實(shí)際上土層里面預(yù)加力從千斤頂泄油那一刻就逐漸損失，錨具問(wèn)題，錨固段土體蠕變諸多問(wèn)題，鎖定以后預(yù)加力損失是很可怕的。所以一般預(yù)加力不會(huì)加的太太，因?yàn)閷?shí)際作用的根本沒(méi)有設(shè)計(jì)的和鎖定時(shí)的那么大。二、支錨剛度的加大對(duì)于驗(yàn)算的影響也不大，具體影響如下：1、 對(duì)于所有的穩(wěn)定性驗(yàn)算都沒(méi)有一點(diǎn)影響2、 對(duì)于截面驗(yàn)算有一點(diǎn)點(diǎn)微小的影響，就是：wai基坑外側(cè)最大彎矩處的正應(yīng)力(MPa)會(huì)增大一點(diǎn)，nei基坑內(nèi)側(cè)最大彎矩處的正應(yīng)力(MPa)會(huì)變少一點(diǎn)，但影響都不大。3、 對(duì)于嵌固段基坑內(nèi)側(cè)力驗(yàn)算時(shí)：Ps（Ps為作用在擋土構(gòu)件嵌固段上的

16、基坑內(nèi)側(cè)土反力合力（kN）的值會(huì)略有減少三、抗力的大小對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響1、完全影響 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 和 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 2對(duì)于 嵌固段基坑內(nèi)側(cè)土反力驗(yàn)算 、 嵌固深度構(gòu)造驗(yàn)算 、 突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算、3、 突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算、 流土穩(wěn)定性驗(yàn)算、 截面驗(yàn)算 完全無(wú)影響四、外側(cè)水位降低時(shí)，對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響： （此時(shí)外側(cè)水位深度值加大） 1、 嵌固段基坑內(nèi)側(cè)土反力驗(yàn)算 時(shí) Ps值明顯減少，更容易滿足要求。2、流土穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí) K值增大許多，更容易滿足要求3、 抗隆起驗(yàn)算 時(shí) Ks會(huì)適當(dāng)增大，更容易滿足要求4、 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 時(shí) 更容易滿足要求5、 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 時(shí) K值會(huì)增大較多，更容易滿足要求6、截面

17、驗(yàn)算時(shí)，更容易滿足要求五、內(nèi)側(cè)水位降低時(shí)，對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響：（此時(shí)內(nèi)側(cè)水位深度值加大） 1、 嵌固段基坑內(nèi)側(cè)土反力驗(yàn)算 時(shí) Ps值減少，容易滿足要求。2、 突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，K值會(huì)減少，對(duì)基坑不利3、流土穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí) K值減少，對(duì)基坑不利3、 抗隆起驗(yàn)算 時(shí) Ks會(huì)適當(dāng)減少，對(duì)基坑不利4、 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 時(shí) 更不利5、 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 時(shí) K值會(huì)減少，更難滿足要求6、截面驗(yàn)算時(shí)，有很少的不利影響，但可以忽略一般將基坑內(nèi)地下水位降低到坑底下50公分即可，不可降太多，基坑外地下水位也一般不好改變對(duì)于抗隆起不能滿足時(shí)，水位處理一般行不通，只能進(jìn)行主動(dòng)區(qū)卸載和被動(dòng)區(qū)加固，一般主動(dòng)區(qū)卸載好一些，也就是

18、說(shuō)在基坑頂?shù)耐獠糠牌?。具體方法是在基本信息欄內(nèi)修改，如下圖：6、 內(nèi)支撐位置對(duì)于穩(wěn)定性驗(yàn)算有一定的影響 一般內(nèi)撐考慮在淤泥層時(shí)加密一些，對(duì)于支撐穩(wěn)定性會(huì)好些。如果還不行，就將工字鋼改為鋼管，鋼管直徑可加大，壁厚可加厚。這個(gè)可以提高抗力。具體分析見(jiàn)下各圖1、內(nèi)撐剛好在淤泥層層頂時(shí)，對(duì)于抗隆起驗(yàn)算Ks=1.092（1.308）內(nèi)撐剛好在淤泥層層頂時(shí)，對(duì)于整體穩(wěn)定性驗(yàn)算Ks=1.0162、上面內(nèi)撐在淤泥層以上1米處，下面內(nèi)撐在淤泥層下2.6米處。對(duì)于整體穩(wěn)定性驗(yàn)算KS=0.983上面內(nèi)撐在淤泥層以上1米處，下面內(nèi)撐在淤泥層下2.6米處。對(duì)于抗隆起驗(yàn)算KS=1.092（1.308）3、上面內(nèi)撐在淤泥層

19、頂下0.5米處，下面內(nèi)撐在淤泥層下2.6米處。對(duì)于整體穩(wěn)定性驗(yàn)算KS=1.033上面內(nèi)撐在淤泥層頂下0.5米處，下面內(nèi)撐在淤泥層下2.6米處。對(duì)于抗隆起驗(yàn)算KS=1.092（1.308）以上是內(nèi)撐垂直方向間距的改變，對(duì)于內(nèi)撐水平方向間距的改變，效果也一樣：即水平間距變小則整體穩(wěn)定性系數(shù)變大，但對(duì)于抗隆起根本沒(méi)影響。綜合上述圖片得出：支撐位置的改變，對(duì)于抗隆起驗(yàn)算結(jié)果完全沒(méi)有影響。但對(duì)于整體穩(wěn)定性是有影響的：越是將內(nèi)撐放到淤泥層下，其Ks值就越大。但增大的值不多，起不到根本性的決定作用。重點(diǎn)總結(jié)：?jiǎn)卧?jì)算時(shí)各數(shù)據(jù)對(duì)于驗(yàn)算的影響截面驗(yàn)算整體穩(wěn)定驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算嵌固段基坑內(nèi)側(cè)土反力驗(yàn)算 嵌固深度

20、構(gòu)造驗(yàn)算突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算流土穩(wěn)定性驗(yàn)算抗隆起驗(yàn)算預(yù)加力稍無(wú)無(wú)稍無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)支錨剛度稍無(wú)無(wú)稍無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)抗力無(wú)有有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)外側(cè)水位有有有有無(wú)無(wú)有有內(nèi)側(cè)水位有有有有無(wú)有有有內(nèi)撐間距有無(wú)對(duì)于整體穩(wěn)定性達(dá)不到要求的，最好的辦法是減少支撐梁的水平間距，另外更改內(nèi)撐材料以加大抗力，比如將內(nèi)撐工字鋼梁改為H型鋼或者鋼管試試?？拥卓孤∑鸩粷M足要求，可以采取主動(dòng)區(qū)卸載和被動(dòng)區(qū)加固處理、如果是軟土可以考慮部分坑底格柵加固處理，理正軟件中，這個(gè)抗隆起計(jì)算軟件設(shè)計(jì)不合理，如果有經(jīng)驗(yàn)覺(jué)得不會(huì)有影響，可以對(duì)隆起不進(jìn)行驗(yàn)算。如果實(shí)在要計(jì)算隆起，可不用理正軟件，用以下方法進(jìn)行計(jì)算：同時(shí)考慮c、的抗隆起計(jì)算法在許多隆起穩(wěn)定性的計(jì)算公式中，驗(yàn)算抗隆起安全系數(shù)時(shí)，僅僅給出純粘土（0）或純砂土(c =0)的公式，很少同時(shí)考慮c（內(nèi)聚力） 、。顯然對(duì)于一