深基坑钢板桩支护计算培训讲学.doc

1、工程简介越南沿海火力发电厂3期连接井位于电厂厂区内，距东边的煤灰堆场约100m，连接井最南侧距海边约30m~40m。现根据施工需要，将连接井及部分陆域段钢管段设置成干施工区域，即将全部连接井及部分陆域钢管段区域逐层开挖成深基坑，然后在基坑进行施工工作。基层四周采用CDM桩或者钢板桩进行支护。干施工区域平面图如下所示图1.1干施工区域平面图图1.2基坑支护典型断面图（供参考）2、设计资料1、钢板桩桩顶高程为+3.3m；2、地面标高为+2.5m，开挖面标高-5.9m，开挖深度8.4m，钢板桩底标高-14.7m。3、坑内外土体的天然容重γ为16.5KN/m2，内摩擦角为Φ=8.5度，粘聚力c=10KPa；4、地面超载q：按20KN/m2考虑；5、钢板桩暂设拉森Ⅳ400×170U型钢板桩，W=2270cm3，[δ]=200MPa，桩长18m。3内力计算3.1支撑层数及间距按等弯矩布置确定各层支撑的间距，则钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度为：h1=1.11h=1.11×2.603m=2.89mh2=0.88h=0.88×2.603m=2.29m根据现场施工需要和工程经济性，确定采用两层支撑，第一层h=1.2m，支撑标高+1.3m；第二层支撑h1=2m，支撑标高-0.7m。3.2作用在钢板桩上的土压力强度及压力分布主动土压力系数Ka=tan²(45°-φ/2)=tan²(45°-8.5°/2)=0.742被动土压力系数Kp=tan²(45°+φ/2)=tan2(45°+8.5°/2)=1.347工况一：安装第一层支撑后，基坑内土体开挖至-0.7m（第二层支撑标高）。1、主动土压力：①z=0mPa=20×0.742+16.5×0×0.742=14.84KN/m2②z=3.2m（地面到基坑底距离)）Pa=20×0.742+16.5×3.2×0.742=54.02KN/m22、被动土压力：①z=3.2m(地面到基坑底距离)Pp=16.5×（3.2-3.2）×1.347=0KN/m2②z=17.2m(地面到钢板桩底距离)Pp=16.5×（17.2-3.2）×1.347=311.157KN/m23、计算反弯点位置：假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，则有：Pa=PpPa=20×0.742+16.5×z×0.742=Pp=16.5×(z-3.2)×1.347z=8.61m4、等值梁法计算内力：钢板桩AD段简化为连续简支梁，用力矩分配法计算各支点和跨中的弯矩，从中求出最大弯矩Mmax，以验算钢板桩截面；并求出各支点反力Rb、Rd，Rb即为作用在第一层支撑上的荷载。图1.3等值梁计算图式求得：Rb=173.81KN/m；(即第一层围檁每米受力173.81KN/m)Rd=82.48KN/m；工况二：安装第二层支撑后，基坑开挖至-5.9m。1、主动土压力：①z=0mPa=20×0.742+16.5×0×0.742=14.84KN/m2②z=8.4mPa=20×0.742+16.5×8.4×0.742=117.7KN/m2③z=17.2mPa=20×0.742+16.5×17.2×0.742=225.4KN/m22、被动土压力：①z=8.4mPp=γzKp=16.5×(8.4-8.4)×1.347=0KN/m2②z=17.2mPp=γzKp=16.5×(17.2-8.4)×1.347=195.6KN/m23、计算反弯点：Pa=Pp假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，则有：Pa=PpPa=20×0.742+16.5×z×0.742=Pp=16.5×(z-8.4)×1.347求得：z=20.19m4、等值梁法计算内力钢板桩AE段简化为连续简支梁，用力矩分配法计算各支点和跨中的弯矩，从中求出最大弯矩Mmax，以验算钢板桩截面；并求出各支点反力Rb、Rc、Re，Rb、Rc即为作用在第一层、第二层支撑上的荷载。图1.3等值梁计算图式求得：Rb=-3286KN/m；Rc=4474.94KN/m；图1.4钢板桩受力图3.3计算钢板桩最小入土深度钢板桩入土深度主要受两个因素的影响，一是竖向不产生管涌，二是基底土体横向不产生侧移。按工况二考虑，以土体侧向稳定性来分析：最小入土深度t=1.1（y+x）=1.1×（0+51.86）=57.046m实际入土深度8.8m＜57.046m，不满足规范要求。基坑底部土体会发生横向侧移。4、稳定性验算4.1抗倾覆稳定性验算1、从第二层支撑以下外侧主动土压力对支撑点的力矩：MQC=(54.02+225.4)×14÷2×14×2/3=18255.442、内侧被动土压力对第二层支撑点的力矩：MRC=195.6×8.8÷2×(5.2+8.8×2/3)=9524.4163、抗倾覆稳定性安全系数KQ=MRC/MQC=19048.332÷18255.44