悬臂钢筋混凝土排桩支护结构设计计算书.docx
- 文档编号:13465489
- 上传时间:2023-06-14
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:86.28KB
悬臂钢筋混凝土排桩支护结构设计计算书.docx
《悬臂钢筋混凝土排桩支护结构设计计算书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《悬臂钢筋混凝土排桩支护结构设计计算书.docx(15页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
悬臂钢筋混凝土排桩支护结构设计计算书
悬臂支护结构设计计算书
计算依据:
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著
4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著
5、《土力学与地基基础》
一、参数信息
1、基本参数
支护桩材料
钢筋混凝土桩
支护桩间距ba(m)
0.8
支护桩嵌入土深度ld(m)
6
基坑开挖深度h(m)
4
基坑外侧水位深度ha(m)
0.8
基坑内侧水位深度hp(m)
1.2
支护桩在坑底处的水平位移量υ(mm)
12
承压水含水层顶面至坑底的土层厚度D(m)
4.3
承压水含水层顶面的压力水头高度hw(m)
6
2、土层参数
土层类型
土厚度h(m)
土重度γ(kN/m3)
粘聚力c(kPa)
内摩擦角φ(°)
饱和土重度γsat(kN/m3)
水土分算
填土
2
19
10
12
20
否
粘性土
3
21
15
18
22
是
粘性土
10
22
16
18
22
是
3、荷载参数
类型
荷载q(kpa)
距支护边缘的水平距离a(m)
垂直基坑边的分布宽度b(m)
平行基坑边的分布长度l(m)
作用深度d(m)
满布荷载
3
/
/
/
/
条形局部荷载
3.5
4
4
/
0
矩形局部荷载
4
5
5
6
2
4、计算系数
结构重要性系数γ0
1
综合分项系数γF
1.25
嵌固稳定安全系数Ke
1.2
圆弧滑动稳定安全系数Ks
1.3
突涌稳定安全系数Kh
1.1
二、土压力计算
土压力分布示意图
附加荷载布置图
1、主动土压力计算
1)主动土压力系数
Ka1=tan2(45°-φ1/2)=tan2(45-12/2)=0.656;
Ka2=tan2(45°-φ2/2)=tan2(45-12/2)=0.656;
Ka3=tan2(45°-φ3/2)=tan2(45-18/2)=0.528;
Ka4=tan2(45°-φ4/2)=tan2(45-18/2)=0.528;
Ka5=tan2(45°-φ5/2)=tan2(45-18/2)=0.528;
Ka6=tan2(45°-φ6/2)=tan2(45-18/2)=0.528;
2)土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土:
0-0.8m
H1'=[∑γ0h0+∑q1]/γi=[0+3]/19=0.158m
Pak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=19×0.158×0.656-2×10×0.6560.5=-14.229kN/m2
Pak1下=γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=19×(0.8+0.158)×0.656-2×10×0.6560.5=-4.258kN/m2
第2层土:
0.8-2m
H2'=[∑γ1h1+∑q1]/γsati=[15.2+3]/20=0.91m
Pak2上=γsat2H2'Ka2-2c2Ka20.5=20×0.91×0.656-2×10×0.6560.5=-4.26kN/m2
Pak2下=γsat2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=20×(1.2+0.91)×0.656-2×10×0.6560.5=11.484kN/m2
第3层土:
2-4m
H3'=[∑γ2h2+∑q1]/γsati=[39.2+3]/22=1.918m
Pak3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[22×1.918-10×(2-0.8)]×0.528-2×15×0.5280.5+10×(2-0.8)=6.144kN/m2
Pak3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-ha)]Ka3-2c3Ka30.5+γw(∑h2-ha)=[22×(1.918+2)-10×(4-0.8)]×0.528-2×15×0.5280.5+10×(4-0.8)=38.816kN/m2
第4层土:
4-5m
H4'=[∑γ3h3+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γsati=[83.2+3+1.167]/22=3.971m
Pak4上=[γsat4H4'-γw(∑h3-ha)]Ka4-2c4Ka40.5+γw(∑h3-ha)=[22×3.971-10×(4-0.8)]×0.528-2×15×0.5280.5+10×(4-0.8)=39.432kN/m2
Pak4下=[γsat4(H4'+h4)-γw(∑h3-ha)]Ka4-2c4Ka40.5+γw(∑h3-ha)=[22×(3.971+1)-10×(5-0.8)]×0.528-2×15×0.5280.5+10×(5-0.8)=55.768kN/m2
第5层土:
5-7m
H5'=[∑γ4h4+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γsati=[105.2+3+1.167]/22=4.971m
Pak5上=[γsat5H5'-γw(∑h4-ha)]Ka5-2c5Ka50.5+γw(∑h4-ha)=[22×4.971-10×(5-0.8)]×0.528-2×16×0.5280.5+10×(5-0.8)=54.315kN/m2
Pak5下=[γsat5(H5'+h5)-γw(∑h4-ha)]Ka5-2c5Ka50.5+γw(∑h4-ha)=[22×(4.971+2)-10×(7-0.8)]×0.528-2×16×0.5280.5+10×(7-0.8)=86.987kN/m2
第6层土:
7-10m
H6'=[∑γ5h5+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)+∑q1b1l1/((b1+2a1)(l1+2a1)]/γsati=[149.2+3+1.167+0.5]/22=6.994m
Pak6上=[γsat6H6'-γw(∑h5-ha)]Ka6-2c6Ka60.5+γw(∑h5-ha)=[22×6.994-10×(7-0.8)]×0.528-2×16×0.5280.5+10×(7-0.8)=87.254kN/m2
Pak6下=[γsat6(H6'+h6)-γw(∑h5-ha)]Ka6-2c6Ka60.5+γw(∑h5-ha)=[22×(6.994+3)-10×(10-0.8)]×0.528-2×16×0.5280.5+10×(10-0.8)=136.262kN/m2
3)水平荷载
临界深度:
Z0=2-Pak2下h2/(Pak2上+Pak2下)=2-11.484×1.2/(4.26+11.484)=1.125m;
第1层土
Eak1=0kN;
第2层土
Eak2=0.5Pak2下Z0ba=0.5×11.484×1.125×0.8=5.168kN;
aa2=(2-Z0)/3+∑h3=(2-1.125)/3+8=8.292m;
第3层土
Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=2×(6.144+38.816)×0.8/2=35.968kN;
aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)+∑h4=2×(2×6.144+38.816)/(3×6.144+3×38.816)+6=6.758m;
第4层土
Eak4=h4(Pa4上+Pa4下)ba/2=1×(39.432+55.768)×0.8/2=38.08kN;
aa4=h4(2Pa4上+Pa4下)/(3Pa4上+3Pa4下)+∑h5=1×(2×39.432+55.768)/(3×39.432+3×55.768)+5=5.471m;
第5层土
Eak5=h5(Pa5上+Pa5下)ba/2=2×(54.315+86.987)×0.8/2=113.042kN;
aa5=h5(2Pa5上+Pa5下)/(3Pa5上+3Pa5下)+∑h6=2×(2×54.315+86.987)/(3×54.315+3×86.987)+3=3.923m;
第6层土
Eak6=h6(Pa6上+Pa6下)ba/2=3×(87.254+136.262)×0.8/2=268.219kN;
aa6=h6(2Pa6上+Pa6下)/(3Pa6上+3Pa6下)=3×(2×87.254+136.262)/(3×87.254+3×136.262)=1.39m;
土压力合力:
Eak=ΣEaki=0+5.168+35.968+38.08+113.042+268.219=460.477kN;
合力作用点:
aa=Σ(aaiEaki)/Eak=(0×0+8.292×5.168+6.758×35.968+5.471×38.08+3.923×113.042+1.39×268.219)/460.477=2.846m;
2、被动土压力计算
1)被动土压力系数
Kp1=tan2(45°+φ1/2)=tan2(45+18/2)=1.894;
Kp2=tan2(45°+φ2/2)=tan2(45+18/2)=1.894;
Kp3=tan2(45°+φ3/2)=tan2(45+18/2)=1.894;
2)土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土:
4-5m
H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/21=0m
Ppk1上=γ1H1'Kp1+2c1Kp10.5=21×0×1.894+2×15×1.8940.5=41.287kN/m2
Ppk1下=γ1(h1+H1')Kp1+2c1Kp10.5=21×(1+0)×1.894+2×15×1.8940.5=81.061kN/m2
第2层土:
5-5.2m
H2'=[∑γ1h1]/γi=[21]/22=0.955m
Ppk2上=γ2H2'Kp2+2c2Kp20.5=22×0.955×1.894+2×16×1.8940.5=83.832kN/m2
Ppk2下=γ2(h2+H2')Kp2+2c2Kp20.5=22×(0.2+0.955)×1.894+2×16×1.8940.5=92.166kN/m2
第3层土:
5.2-10m
H3'=[∑γ2h2]/γsati=[25.4]/22=1.155m
Ppk3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-hp)]Kp3+2c3Kp30.5+γw(∑h2-hp)=[22×1.155-10×(1.2-1.2)]×1.894+2×16×1.8940.5+10×(1.2-1.2)=92.166kN/m2
Ppk3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-hp)]Kp3+2c3Kp30.5+γw(∑h2-hp)=[22×(1.155+4.8)-10×(6-1.2)]×1.894+2×16×1.8940.5+10×(6-1.2)=249.26kN/m2
3)水平荷载
第1层土
Epk1=bah1(Pp1上+Pp1下)/2=0.8×1×(41.287+81.061)/2=48.939kN;
ap1=h1(2Pp1上+Pp1下)/(3Pp1上+3Pp1下)+∑h2=1×(2×41.287+81.061)/(3×41.287+3×81.061)+5=5.446m;
第2层土
Epk2=bah2(Pp2上+Pp2下)/2=0.8×0.2×(83.832+92.166)/2=14.08kN;
ap2=h2(2Pp2上+Pp2下)/(3Pp2上+3Pp2下)+∑h3=0.2×(2×83.832+92.166)/(3×83.832+3×92.166)+4.8=4.898m;
第3层土
Epk3=bah3(Pp3上+Pp3下)/2=0.8×4.8×(92.166+249.26)/2=655.538kN;
ap3=h3(2Pp3上+Pp3下)/(3Pp3上+3Pp3下)=4.8×(2×92.166+249.26)/(3×92.166+3×249.26)=2.032m;
土压力合力:
Epk=ΣEpki=48.939+14.08+655.538=718.557kN;
合力作用点:
ap=Σ(apiEpki)/Epk=(5.446×48.939+4.898×14.08+2.032×655.538)/718.557=2.321m;
3、基坑内侧土反力计算
1)主动土压力系数
Ka1=tan2(45°-φ1/2)=tan2(45-18/2)=0.528;
Ka2=tan2(45°-φ2/2)=tan2(45-18/2)=0.528;
Ka3=tan2(45°-φ3/2)=tan2(45-18/2)=0.528;
2)土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土:
4-5m
H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/21=0m
Psk1上=(0.2φ12-φ1+c1)∑h0(1-∑h0/ld)υ/υb+γ1H1'Ka1=(0.2×182-18+15)×0×(1-0/6)×0.012/0.012+21×0×0.528=0kN/m2
Psk1下=(0.2φ12-φ1+c1)∑h1(1-∑h1/ld)υ/υb+γ1(h1+H1')Ka1=(0.2×182-18+15)×1×(1-1/6)×0.012/0.012+21×(0+1)×0.528=62.588kN/m2
第2层土:
5-5.2m
H2'=[∑γ1h1]/γi=[21]/22=0.955m
Psk2上=(0.2φ22-φ2+c2)∑h1(1-∑h1/ld)υ/υb+γ2H2'Ka2=(0.2×182-18+16)×1×(1-1/6)×0.012/0.012+22×0.955×0.528=63.427kN/m2
Psk2下=(0.2φ22-φ2+c2)∑h2(1-∑h2/ld)υ/υb+γ2(h2+H2')Ka2=(0.2×182-18+16)×1.2×(1-1.2/6)×0.012/0.012+22×(0.955+0.2)×0.528=73.704kN/m2
第3层土:
5.2-10m
H3'=[∑γ2h2]/γsati=[25.4]/22=1.155m
Psk3上=(0.2φ32-φ3+c3)∑h2(1-∑h2/ld)υ/υb+[γsat3H3'-γw(∑h2-hp)]Kp3+γw(∑h2-hp)=(0.2×182-18+16)×1.2×(1-1.2/6)×12/12+[22×1.155-10×(1.2-1.2)]×0.528+10×(1.2-1.2)=73.704kN/m2
Psk3下=(0.2φ32-φ3+c3)∑h3(1-∑h3/ld)υ/υb+[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h3-hp)]Kp3+γw(∑h3-hp)=(0.2×182-18+16)×6×(1-6/6)×12/12+[22×(1.155+4.8)-10×(6-1.2)]×0.528+10×(6-1.2)=91.829kN/m2
3)水平荷载
第1层土
Psk1=b0h1(Ps1上+Ps1下)/2=0.8×1×(0+62.588)/2=25.035kN;
as1=h1(2Ps1上+Ps1下)/(3Ps1上+3Ps1下)+∑h2=1×(2×0+62.588)/(3×0+3×62.588)+5=5.333m;
第2层土
Psk2=b0h2(Ps2上+Ps2下)/2=0.8×0.2×(63.427+73.704)/2=10.97kN;
as2=h2(2Ps2上+Ps2下)/(3Ps2上+3Ps2下)+∑h3=0.2×(2×63.427+73.704)/(3×63.427+3×73.704)+4.8=4.898m;
第3层土
Psk3=b0h3(Ps3上+Ps3下)/2=0.8×4.8×(73.704+91.829)/2=317.823kN;
as3=h3(2Ps3上+Ps3下)/(3Ps3上+3Ps3下)=4.8×(2×73.704+91.829)/(3×73.704+3×91.829)=2.312m;
土压力合力:
Ppk=ΣPpki=25.035+10.97+317.823=353.828kN;
合力作用点:
as=Σ(asiPski)/Ppk=(5.333×25.035+4.898×10.97+2.312×317.823)/353.828=2.606m;
Psk=353.828kN≤Ep=718.557kN
满足要求!
三、稳定性验算
1、嵌固稳定性验算
Epkapl/(Eakaal)=718.557×2.321/(460.477×2.846)=1.273≥Ke=1.2
满足要求!
2、整体滑动稳定性验算
圆弧滑动条分法示意图
Ksi=∑{cjlj+[(qjbj+ΔGj)cosθj-μjlj]tanφj}/∑(qjbj+ΔGj)sinθ
cj、φj──第j土条滑弧面处土的粘聚力(kPa)、内摩擦角(°);
bj──第j土条的宽度(m);
θj──第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角(°);
lj──第j土条的滑弧段长度(m),取lj=bj/cosθj;
qj──作用在第j土条上的附加分布荷载标准值(kPa);
ΔGj──第j土条的自重(kN),按天然重度计算;
uj──第j土条在滑弧面上的孔隙水压力(kPa),采用落底式截水帷幕时,对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土,在基坑外侧,可取uj=γwhwaj,在基坑内侧,可取uj=γwhwpj;滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土,取uj=0;
γw──地下水重度(kN/m3);
hwaj──基坑外侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m);
hwpj──基坑内侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m);
min{Ks1,Ks2,……,Ksi,……}=1.708≥Ks=1.3
满足要求!
3、渗透稳定性验算
渗透稳定性简图
承压水作用下的坑底突涌稳定性验算:
Dγ/(hwγw)=∑hiγi/(hwγw)=(1×21+3.3×22)/(6×10)=1.56
Dγ/(hwγw)=1.56≥Kh=1.1
满足要求!
四、结构计算
1、材料参数
桩截面类型
圆形
圆形截面直径D(mm)
800
桩混凝土强度等级
C30
桩混凝土保护层厚度δ(mm)
50
配筋形式
沿受拉、压区周边均匀配置
受拉区竖向钢筋
根数
10
直径(mm)
25
等级
HRB400
受压区竖向钢筋
根数
3
直径(mm)
20
等级
HRB400
箍筋
直径(mm)
12
间距
150
等级
HRB335
受拉钢筋圆心角与2π的比值
0.25
受压钢筋圆心角与2π的比值
0.15
2、支护桩的受力简图
计算简图
弯矩图(kN·m)
Mk=395.86kN.m
剪力图(kN)
Vk=161.57kN
3、强度设计值确定
M=γ0γFMk=1×1.25×395.86=494.825kN·m
V=γ0γFVk=1×1.25×161.57=201.962kN
4、材料的强度计算
1)正截面受弯承载力验算
钢筋混凝土桩截面计算简图
确定受压混凝土截面范围:
根据建筑基坑支护规程(JGJ120-2012)附录B.0.2
αfcA(1-sin2πα/(2πα))+fy(As'-As)=0
求得α=0.335
2fcAr(sinπα)3/(3π)+fyAsrssin(παs)/(παs)+fyAs'rssin(παs')/(παs')=2×14.3×π×8002/4×400×(sin0.335π)3/(3π)+360×10×π×252/4×337.5×sin(0.25π)/(0.25π)+360×3×π×202/4×337.5×sin(0.15π)/(0.15π)=1047.161kN·m≥M=494.825kN·m
满足要求!
2)斜截面承载力验算
将圆形截面等效成矩形截面计算
h=1.6D/2=1.6×800/2=640mm
h0=h-δ-d/2=640-50-25/2=577.5mm
b=1.76D/2=1.76×800/2=704mm
h0/b=577.5/704=0.82≤4
0.25βcfcbh0=0.25×1×14.3×704×577.5/1000=1453.452kN≥V=201.962kN
满足要求!
Vcs=αsvftbh0+fyvAsvh0/s=(0.7×1.43×704×577.5+300×2×3.14×122/4×577.5/150)/1000=668.222kN≥V=201.962kN
满足要求!
3)最小配筋率验算
ρ=As/(πD2/4)=10×π×252/4/(8002×π/4)=0.977%≥ρmin=max[0.002,0.45ft/fy]=max[0.002,0.45×1.43/360]=0.2%
满足要求!
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 悬臂 钢筋混凝土 支护 结构设计 计算