目录1 计算依据 (1)2 工程概况 (1)3 地质情况 (1)4 设计施工方案概述 (1)5 围堰结构计算 (2)5.1 设计计算参数 (2)5.1.1材料设计指标 (2)5.1.2单元内支撑支撑刚度计算 (3)5.1.3单元内支撑材料抗力计算 (3)5.1.4 设计安全等级 (4)5.2 拉森钢板桩封闭支护结构设计分析 (4)5.2.1 开挖过程结构分析 (4)5.2.2 拉森钢板桩单元计算分析结果 (4)5.2.3 内支撑应力和变形计算 (18)5.2.4支护结构强度验算 (19)5.2.4 支撑型钢强度、稳定性验算 (23)基坑拉森钢板桩围堰设计及计算书1 计算依据1.2 《特大桥承台基坑拉森钢板桩围堰设计图》;1.3 《建筑施工计算手册》;1.4 《钢结构设计规范》(GB500017-2003);1.5 《理正深基坑软件7.0版》;1.6 《基坑工程设计规程》(DBJ08-61-97)1.7 《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)1.8 《建筑基坑工程技术规范》(YB9258-97)2 工程概况桥址处为荒地、民房,地势平坦,交通便利。
根据现场调查,特大桥1#承台施工为最不利基坑,承台尺寸为4.85×5.7×2m,开挖后深度4.209m。
3 地质情况4 设计施工方案概述使用9m拉森Ⅳ钢板桩对基坑进行封闭支护,钢围檩设于承台顶标高以上1.509m,钢板桩顶往下1m处,围檩采用H400×400×13×21mm型钢,围檩长边下方设置不少于3个牛腿,上方采用直径8mm钢丝绳兜吊在拉伸钢板桩上,斜角撑采用H400×400×13×21mm型钢,斜撑两端与围檩型钢焊接牢固。
基坑尺寸控制原则为自承台外轮廓外扩1.2m,为保证承台模板与钢筋的顺利施工,围檩斜角撑的位置应避免阻碍模板与钢筋的吊装施工。
图4-1 拉森钢板桩支护基坑平面布置图图4-2 拉森钢板桩支护基坑立面布置图5 围堰结构计算 5.1 设计计算参数 5.1.1材料设计指标表5.1.1-1 基坑支护结构所需材料表表5.1.1-2 基坑支护结构所需材料截面特性表表5.1.1-3 拉森钢板桩单根每米壁宽截面特性表5.1.2单元内支撑支撑刚度计算计算内支撑刚度取最大水平间距s=3.3m 的一根H400×400×13×21mm 型钢,计算长度取最大支撑构件的长度l 0=2.83m ,则支撑结构水平刚度系数k T ,取结构计算宽度ba=1m 。
sl EAb K aRR 0λα=R a 支撑松弛系数:支撑不预加轴向压力,9.0R取α6.0,取:支撑不动点调整系数λmMN Ls b EA K a R T /7053.383.26.010195.21029.06.09.0451=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==α5.1.3单元内支撑材料抗力计算内支撑斜撑采用H400×400×13×21mm 型钢焊接,最大计算长度取最大支撑构件的长度l 0=2.83m ,结构计算宽度ba=1.0m 。
型钢回转半径:mm i y 1.102=7.271.1022830===i l λ 查表得967.0=ϕ =1ξ单元材料抗力:KN l b f A T a y 4913.9/11021510195.2968.01/341=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-ξϕ5.1.4 设计安全等级基坑为二级基坑,安全系数为1.0。
5.2 拉森钢板桩封闭支护结构设计分析以最深基坑1#墩承台为例计算基坑稳定性,其余基坑参照此支护方式;5.2.1 开挖过程结构分析采用理正深基坑支护结构设计软件7.0版进行分析。
按以下工况计算:工况1 基坑开挖至地面下1m ;工况2 在地面下0.5m 安装第一道内支撑; 工况3 基坑开挖至地面下4.209m 。
5.2.2 拉森钢板桩单元计算分析结果基坑开挖至垫层底,边开挖边安装内支撑。
按弹性法计算[ 支护方案 ]---------------------------------------------------------------------- 排桩支护---------------------------------------------------------------------- [ 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 ]----------------------------------------------------------------------[ 截面验算 ]基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)σnei = Mn / Wx= 137.636/(2200.000*10-6)= 62.562(MPa) < f = 215.000(MPa) 满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)σwai = Mw / Wx= 52.350/(2200.000*10-6)= 23.795(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: 0.40m滑裂面数据整体稳定安全系数 K= 2.285s圆弧半径(m) R = 10.115圆心坐标X(m) X = -0.593圆心坐标Y(m) Y = 5.775----------------------------------------------------------------------[ 抗倾覆稳定性验算 ]----------------------------------------------------------------------抗倾覆安全系数:——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支Mp撑抗压力决定;对于锚杆或锚索,支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。
Ma注意:锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
工况1:序号支锚类型材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)1 内撑 0.000 ---= 2.062 >= 1.200, 满足规范要求。
Ks工况2:序号支锚类型材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)1 内撑 491.000 ---K= 5.452 >= 1.200, 满足规范要求。
s工况3:序号支锚类型材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)1 内撑 491.000 ---= 4.204 >= 1.200, 满足规范要求。