模板支撑架设计计算讲座PPT.ppt

1,模板支撑架设计计算讲座,2,一、模板支撑架事故的原因,3,一、模板支撑架事故的原因,分析模板支撑架近年来发生的事故的主要原因就是施工单位管理不善，监理单位监督没有到位；模板和脚手架没有经过设计、计算，支撑系统强度不足，稳定性差。在施工过程中没有按照规范要求进行搭设；使用的材料不合格以及施工中随意拆卸支架等原因造成的；从理论计算方面来说主要就是梁、板支撑体系立杆变形过大，顶托强度不够，扣件抗滑移不满足要求。而墙、柱出现事故一般就是由于内外龙骨强度不够，变形过大，或者是由于对拉螺栓杆与丝帽之间的连接强度不足造成的。,4,二、模板具体设计计算,按照规范的要求并没有提出对墙模、柱模、梁模详细的计算要求，但是在施工过程中我们经常遇到墙、柱构件出现涨模、跑模的事故发生，因此我们也是有必要对厚、大墙柱及梁模板及其支撑体系的强度、变形进行计算。在计算中主要依据钢结构、木结构的有关内容进行计算。按照不同构件受力的方式不同，对其模板支撑体系构件逐一进行计算。,5,二、模板具体设计计算（一）柱模板设计计算,木结构设计规范和钢结构设计规范(GB50017-2003)。计算要求：计算木方的强度、抗剪和挠度 计算面板的强度、抗剪和挠度 计算BH方向柱箍的强度和挠度 计算BH方向对拉螺栓,6,二、模板具体设计计算（一）柱模板设计计算,1.面板直接承受模板传递的荷载，计算如下（1）面板强度计算 支座最大弯矩计算公式 跨中最大弯矩计算公式 其中 q为强度设计荷载(kN/m)；d为木方的距离；（2）.面板挠度计算 最大挠度计算公式 其中 q混凝土侧压力的标准值；v 面板最大允许挠度，v=d/250。（3）.面板抗剪计算 最大剪力的计算公式如下:Q=0.6qd 截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh T=1.40N/mm2,7,二、模板具体设计计算（一）柱模板设计计算,2、柱模板荷载标准值的计算 强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。（1）新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:其中 混凝土的重力密度；t 新浇混凝土的初凝时间，为0时(表示无资料)取200/(T+15)；T 混凝土的入模温度；V 混凝土的浇筑速度m/h；H 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度；1 外加剂影响修正系数,无外加剂1.0；有具有缓凝作用外加剂1.2；2 混凝土坍落度影响修正系数,坍落度按照规范进行取值，当大于160时，取1.2。根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值 F1,8,二、模板具体设计计算（一）柱模板设计计算,2、柱模板荷载标准值的计算 强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。（2）倾倒混凝土时产生的荷载:,9,二、模板具体设计计算（一）柱模板设计计算,3.木方直接承受面板传递的荷载，计算如下（1）.木方强度计算 支座最大弯矩计算公式 跨中最大弯矩计算公式 其中 q为强度设计荷载(kN/m)；d为柱箍的距离；（2）.木方挠度计算 最大挠度计算公式 其中 q混凝土侧压力的标准值；v木方最大允许挠度，v=d/250。（3）.木方抗剪计算 最大剪力的计算公式如下:Q=0.6qd 截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh T=1.30N/mm2,10,4、柱箍计算（1）柱箍计算简图：其中 P为木方传递到柱箍的集中荷载(kN),经过连续梁的计算得到最大弯矩和最大支座力。柱箍截面强度计算公式其中 M 柱箍杆件的最大弯矩设计值；W 弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩；f 柱箍的强度设计值(N/mm2）。（2）柱箍挠度的计算按照钢结构或者木结构的规定进行计算 柱箍变形要求小于L/250,二、模板具体设计计算（一）柱模板设计计算,11,二、模板具体设计计算（一）柱模板设计计算,5.对拉螺栓计算 计算公式:N N=fA 其中 N 对拉螺栓所受的拉力；A 对拉螺栓有效面积(mm2)；f 对拉螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2；N 对拉螺栓最大容许拉力值(kN):,12,二、模板具体设计计算（二）墙模板设计计算,木结构设计规范和钢结构设计规范(GB50017-2003)。计算要求（1）计算面板的强度、抗剪和挠度；（2）计算内龙骨的强度和挠度；（3）计算外龙骨的强度和挠度；（4）计算穿墙对拉螺栓的强度。墙模板的背部支撑由两层龙骨（木楞或钢楞）组成,直接支撑模板的龙骨为次龙骨,即内楞；用以支撑内层龙骨为主龙骨，即外楞组装成墙体模板时，通过对拉螺栓将墙体两片模板拉结，每个对拉螺栓成为主龙骨的支点。,13,二、模板具体设计计算（二）墙模板设计计算,1.面板为受弯结构计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。（1）.强度计算 f=M/W f 其中 f 面板的强度计算值(N/mm2)；M 面板的最大弯距(N.mm)；f 面板的强度设计值(N/mm2)，15 N/mm2。M=ql2/10 其中 q 作用在模板上的侧压力，它包括新浇混凝土侧压力设计值和倾倒混凝土侧压力设计值；l 计算跨度(内楞间距)；（2）.挠度计算 v=0.677ql4/100EI v=l/250 其中 q 作用在模板上的侧压力；l 计算跨度(内楞间距)；,14,二、模板具体设计计算（二）墙模板设计计算,2、内楞(木或钢)直接承受钢模板传递的荷载，通常按照均布荷载的三跨连续梁计算。（1）.强度计算 f=M/W f 其中 f 内楞的强度计算值(N/mm2)；M 内楞的最大弯距(N.mm)；f 内楞的强度设计值(N/mm2)，15 N/mm2。M=ql2/10 其中 q 作用在模板上的侧压力，它包括新浇混凝土侧压力设计值和倾倒混凝土侧压力设计值；l 内楞计算跨度(外楞间距)（2）.挠度计算 v=0.677ql4/100EI v=l/250 其中 q 作用在模板上的侧压力；l 内楞计算跨度(外楞间距),15,3、墙模板的外龙骨计算 外楞直接承受钢模板内楞传递的荷载，通常按照集中荷载的三跨连续梁计算。（1）.强度计算 f=M/W f 其中 f 外楞的强度计算值(N/mm2)；M 外楞的最大弯距(N.mm)；f 外楞的强度设计值(N/mm2)。l 外楞计算跨度(穿墙螺栓水平距离)（2).挠度计算 v=1.146Pl3/100EI v=l/250 其中 P 作用在模板上的侧压力；l 外楞计算跨度(穿墙螺栓水平距离),二、模板具体设计计算（二）墙模板设计计算,16,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,1.主要形式,17,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,18,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,19,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,2.模板支撑架的荷载（1）荷载的分类：作用于模板支架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。永久荷载（恒荷载）可分为：a.模板及支架自重，包括模板、木方、纵向水平杆、横向水平杆、立杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重；b.新浇混凝土自重；c.钢筋自重可变荷载（活荷载）可分为：a.施工荷载，包括作业层上的人员、器具和材料的自重；b.倾倒或振捣混凝土荷载。,20,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,（2）荷载分项系数,21,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,（3）荷载组合效应,22,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,3.设计计算书应该包括的内容：模板与承重架一体的受力体系。（1）梁、板底面板强度、挠度和剪力计算；（2）梁、板底木方强度、挠度和剪力计算；（3）木方下面钢管强度、挠度计算；（4）扣件的抗滑承载力计算；（5）立杆的稳定性计算。力传递过程：面板-木方-钢管-扣件-立杆以右图为例进行计算,23,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,4、梁、板底面板计算 面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的计算按照多跨连续梁计算。（1）.荷载的计算：a.钢筋混凝土梁自重(kN/m)：q1 b.模板的自重线荷载(kN/m)：q2 c.活荷载施工荷载标准值与振倒混凝土荷载(kN)：P1（2）.面板受力计算：均布荷载 q=1.2q1+1.2q2 集中荷载 P=1.4P1（3）强度挠度的计算 a.强度计算 f=M/W f M=0.100ql2 b.抗剪计算 T=3Q/2bh T c.挠度计算v=0.677ql4/100EI v=l/250,24,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,5、梁、板底方木计算 从计算简图可以看出，木方作为模板计算的支座力，按照模板支座最大力进行验算。如：中间一个立杆情况模板计算简图 中间放在两根及其以上的模板计算简图 经过计算得到从左到右各木方传递集中力分别为N1=2.345kN 16%N1=4.624kN 10.9%N2=9.494kN 68%N2=16.652kN 39.1%N3=2.345kN 16%N3=16.652kN 39.1%N4=4.924kN 10.9%最大支座力转换为均布荷载计算方木三跨梁强度、挠度、抗剪,25,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,5、梁、板底方木计算 值得注意的是：我们在实际计算中，需要注意的就是常常我们对这里力按照1：2：1或者1：2：2：1进行分担上面的力，从按照力学的原理进行分析可以看出这样的分担是大大不利的。6、扣件抗滑移的计算 从力学模型也可以看出，我们按照上面的搭设方式进行计算时，通过木方传递的力主要到下面的支撑钢管连接的扣件上，而扣件本身只能承受抗滑移的承载力设计值只有8KN，不满足要求。这时我们要选择托梁的形式，直接把上面的最大力作用在钢管上。这也是很多方案在计算抗滑移不满足要求的原因。,26,7、托梁的计算 按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:均布荷载 q=最大支座力/间距 最大弯矩 M=0.1ql2 最大剪力 Q=0.61.200 q a.强度计算 f=M/W f M=0.1ql2 b.挠度计算 v=0.677ql4/100EI v=l/250（木方）或者l/400（型钢）,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,27,8、水平支撑钢管计算 中间只有一根立杆钢管按照连续梁的计算如下 很多模板支架的事故分析中发现施工组织设计的方案对于模板支架的内力分析与实际工况不符合，随意性比较大，以上面的分析为例，如果不进行连续梁的分析计算，模板支架的实际受力很不均匀，实际工况是全部竖向荷载中间立杆受力68%，两边立杆受力16%，有些工程的施工组织方案却把竖向荷载平均分配，显然中间立杆的安全不能满足。这种形式的支设是很不安全的，我们不建议使用，增加一根中间立杆并不能解决问题；如果没有中间立杆的脚手架设计不满足要求，可以考虑增加两排中间立杆。9、而当中间有两根以上的立杆时，要按照多跨连续梁进行计算，强度、钢管变形满足规范的要求。,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,28,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,10、立杆稳定性的计算 立杆的稳定性计算公式 其中 N 立杆的轴心压力设计值 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表；l0=h+2a A 立杆净截面面积(cm2)；规范规定：N=1.2NG+1.4NQ 其中：NG为静荷载，是模板及支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和。NQ为活荷载，是施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土产生的荷载标准值产生的轴向力总和。,29,有关说明：（1）从规范规定计算立杆稳定性需要两个公式，即考虑风荷载和不考虑风荷载，而且计算中的N也是按两方面进行考虑的。实际上在模板支撑架计算中，按照现行规范标准可以不进行计算的。（2）对于满堂模板支撑架对风荷载进行计算省略。但是对于处于台风、飓风地区时，也要考虑风荷载对模板支架的计算（3）规范中为保证扣件式钢管模板支架的稳定性，规定稳定性计算长度l=h+2a，其中a为立杆上部伸出的悬臂段。这是将立杆上部伸出段按悬臂考虑，这样有利于限制施工现场任意增大钢管伸出长度，保证支架的稳定性，并不具有在理论的依据。例如伸出长度为0.3米，则计算长度为lo=h+2*0.3=h+0.6；当步距h=1.8时，lo=2.4米，其计算长度系数u=2.4/1.8=1.33，比通常的u=1.0值提高了33.3%，有利于支架的整体稳定性。,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,30,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,但是l=h+2a公式是针对于一般多高层建筑其层间高度不高（4m）的楼屋面混凝土结构的模板支架，而且支架立杆的计算长度是直接借鉴英国的标准，而对于英国标准采用这样的公式，它是有相应的应用条件的。即接近“几何不变杆系结构”的构架要求，在横向和纵向设置一半的斜杆；而我国对模板支架的构造要求没有英国标准那样严格，斜杆设置相对较少，达不到“几何不可变杆系结构”的构架要求。可见两者是有区别的。英国标准采用的是容许应力设计法，取一定的安全系数k 2.0和搭设降低系数。这和我们国家的实际情况有所区别。我国编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定（97）建标工字第20号规定脚手架设计采用“概率极限状态设计法”而且仍需要按使用的历史经验“单一系数法”进行复核，要求满足强度计算的安全系数1.5，稳定计算2.0，没有考虑脚手架搭设的降低系数。,31,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,（4）公式的应用范围分析 在脚手架稳定性计算中：l0=k1uh中k1是计算长度的附加分项系数，取1.155，它相当于h=1.82.1时抗力附加分项系数（安全系数）的调整值，可达到k 2.0的安全保证要求。规范扣件式规范给出的模板支架轴向力设计值N的计算式与用于脚手架计算式是相同的，前者取l01=h+2a，而后者取l01=k1uh。当支架的构造和约束条件与双排脚手架相同时，则l01 应当与l0 相同，即l01=l0，则有：h+2a=k1uh 则：a=h(k1u-1)/2 分析当l01 l0 时，其K 2.0，可满足安全要求；当l01l0 时，其K2.0，则安全度不够。当k1u=1.155（1.5-1.8）=1.732-2.079代入上述公式时，要使得按l01=h+2a计算的支架立杆的设计稳定承载能力具有K2.0的安全度，就必须使a（0.367-0.54）h,即当h=1.8m时，需让a0.66-0.97m,而这又恰与限制a的初衷相违背。之所以出现这一问题，就是在借用英国标准时，忽视了必须满足K2.0的要求。按照扣件式规范的计算规定，在a（0.367-0.54）h时，就会出现不能满足K2.0要求的结果。鉴于这一问题，在计算模板支架时，需要对l01=h+2a作必要的调整，以确保使用安全。,32,为了更好的对高支撑架立杆稳定性进行验算。杜荣军教授在施工技术2002.3.扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全一文中考虑增加搭设高度安全调整系数。这些我们可以作为补充参考。l0=k1k2(h+2a)k1 考虑K2.0要求的立杆计算长度的调整系数，其对于l0 的调整相当于对抗力f的调整，扣件式规范所给k1=1.155的取值偏低，应按下表选用：a 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点长度；k2 考虑搭设高度（m）影响的立杆计算长度的调整系数。立杆计算长度的调整系数k1,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,步距 h(m)h0.9 0.9h1.2 1.2h1.5 1.5h2.1 k1 1.163 1.167 1.185 1.243,33,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,11、楼板强度的计算 在高层建筑的现浇楼层施工中，由于多层已浇筑的楼板强度还未达到设计强度，或者达到设计强度，但由于施工荷载显著超过其设计荷载，因此必须考虑在设置足够层数支撑，避免相应各层楼板产生过大的应力或者挠度。在设置多层支撑时，需要确定各层楼板荷载向下传递的分配情况。然而国内外对于这方面的研究并不是很多，美国学者1979年提出了几点简化假定：支撑和二次支撑的刚度相对于楼板为无穷大（即可以不考虑支撑自身的变形).各层楼板由于其间支撑的连接，当施加新荷载时，视互相连接的挠度相等，同时楼板按相应的刚度承受一部分增加的荷载。PKPm模板设计程序就是依据上年的假定理论和混凝土设计强度，依据养护时不同的气温、龄期对应的混凝土的强度 来承担由上面传下的荷载,34,二、模板具体设计计算（三）梁板支撑架的设计计算,12.补充说明：模板支架，特别是空间高、跨度大、荷载重的模板支架进行分析计算的研究和总结不多，不少工程编制的施工技术方案比较简单。模板承重架的节点不是刚性节点，人工不确定因素很多，力传递也不直接不规则，离散性很大，千百个扣件中有一个或几个失效，则计算长度就可能增加一倍甚至更大，轴心受压立杆的稳定系数就会急剧下降，立杆的承载力也大幅减小，立杆的受压稳定性也就很难得到保证。所以要高度重视模板承重架的构造要求，模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。要确保各种杆件的布置符合规范要求，使杆件传力明确，立杆要尽可能承受轴向力，避免或减小荷载的偏心。要加强整体连接和拉结，确保整体稳定性，避免出现不稳定结构和节点可变状态，要实现构造尺寸的规范化，避免设计的随意性。,35,三、模板支撑架的构造要求,1.立杆和步距 a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆 b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度；c.梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。d.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置；e.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；f.高支撑架步距以0.9-1.5m为宜，不宜超过1.5m。g.每根立杆底部应设置底座或垫板,36,三、模板支撑架的构造要求,2.扫地杆和横向支撑 a.脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆也应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。b.在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）必须设水平加强层。c.满堂模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置；d.高于4m的模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑；,37,三、模板支撑架的构造要求,3.支撑点的设计和支撑搭设：a.最好在立杆顶部设置支托板，其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm；b.顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜大于200mm；c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算，当设计荷载N12kN时，可用双扣件；大于12kN时应用顶托方式。d.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；e.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于扣件架规范的要求；f.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的；g.地基支座的设计要满足承载力的要求。,38,四、事故分析,1、北京西单脚手架满堂支撑倒塌事故分析造成事故的主要原因是施工单位不重视施工组织方案编制，对于高厚梁板承重架没有按照国家规范进行计算，事实上这也是大多数施工单位存在的共同问题：不知道是否需要计算、不知道计算什么、不知道怎么计算。如果使用施工安全设施计算软件，可以在几分钟内完成任意支撑的高厚梁板承重架计算，所有不满足规范要求的薄弱环节可以在计算书一目了然，类似西单综合楼工地脚手架倒塌事故完全可以避免。,39,问题一：550mm空心楼板采用扣件架满堂支撑，折算为400mm，立杆横距和纵距均为1.2m，步距1.5m，搭设高度21.5m，木方50mm*100mm250mm，托梁100mm*100mm，施工面积 16m*24m.计算结果：托梁计算强度远大于规范要求的抗弯强度，立杆的整体稳定性计算也不能满足规范要求。,四、事故分析,40,用户输入对话框,41,42,托梁的计算(1)顶托梁抗弯强度计算 抗弯计算强度 f=3.561106/166666.7=21.37N/mm2 顶托梁的计算强度大于规范规定值13.0N/mm2,不满足要求!立杆的稳定性计算 如果完全参照扣件式规范不考虑高支撑架，由公式(1)或(2)计算 l0=k1uh(1)l0=(h+2a)(2)公式(1)的计算结果：=323.86N/mm2，立杆的稳定性计算 f=205(规范规定值),不满足要求!公式(2)的计算结果：=157.28N/mm2，立杆的稳定性计算 f=205(规范规定值),不满足要求!,差164%,差157%,差115%,43,问题二：1000mm*1300mm梁采用钢管支撑，梁底增加一承重立杆，立杆横距和纵距均为0.6m，步距0.6m，搭设高度20.0m，木方50mm*100mm250mm计算结果横向钢管和扣件抗滑移不能满足要求。,44,45,扣件抗滑移的计算 纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):R Rc 其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；计算中R取最大支座反力，R=21.44kN 单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求!,差270%,46,PKPM计算结果,四、扣件抗滑移的计算 纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):R Rc 其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；计算中R取最大支座反力，R=21.44kN 单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求!,47,基坑支护软件,中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所 2006.12,48,基坑支护软件,软件基本功能：1.双排桩支护方案的设计计算2.排桩+锚杆支护方案的设计计算3.排桩+内支撑支护方案的设计计算4.地下连续墙支护方案的设计计算5.SMW工法支护方案的设计计算6.钢板桩支护方案的设计计算7.土钉墙支护方案的设计计算8.水泥搅拌桩支护方案的设计计算9.放坡方案的设计计算10.地下水排降水计算11.各种支护方案抗滑移、抗倾覆、抗管涌的计算12.提供图文并茂的完整详细计算书13.基坑分步施工动画演示,49,软件计算依据,1中华人民共和国行业标准建筑基坑支护技术规范(JGJ120-99)；2上海市标准基坑工程设计规程(DBJ08-61-97)；3浙江省标准建筑基坑工程技术规程(DB33/T1008-2000 J10036-2000)；4深圳市标准深圳地区建筑深基坑支护技术规程(SJG05-96)；5广东省标准建筑基坑支护工程技术规程(DBJ/T15-20-97)；6福建省标准建筑地基基础技术规范(DBJ 13-07-XXXX 讨论稿)。,50,双排桩支护结构,它是一种新型的支护结构型式，由两排平行的钢筋混凝土桩以及在桩顶的帽梁连接而成。,51,单双排的主动土对比,相同点：1.土体均为刚塑体，并不考虑土体与墙体及桩间的摩阻力；2.主动土压力的计算方法相同，均是极限平衡原理；不同点：1.剪切破坏面不同，由于后排桩的影响将使剪切角增大；2.前后排桩间距对剪切角的影响而导致主动土压力的变化影响很显著；,52,约束分析,常用的有“m”法，“K”法，“C”法，本质上是假定被动区土体弹性约束的刚度曲线不同,“m“法基床系数图“K”法基床系数图“C”法基床系数图 C=mH C=K C=c*sqrt(H)图中H为从开挖面算起的深度。,53,桩(墙)结构嵌固深度计算-等值梁法,Ep,Ea,T1,T2,1、假定土压力强度0点C为弯矩0点。2、对C点取矩，开挖到第2道支撑底标高，得第1道支点的支点力，然后往下开挖到坑底，假定第1道支点的支点力不变，再对C点取矩，得第2道支点的支点力，以此类推3、考虑安全系数，取C点以下至桩底的部分桩为研究对象，C点以下主动区合力、C点不平衡的剪力、被动区合力对桩底取矩平衡，计算出嵌固深度。,54,桩(墙)结构抗隆起验算,一、按墙底地基承载力隆起验算 坑外侧土体考虑自重和附加荷载，坑内侧被动区土体考虑自重和凝聚力，按地基极限承载力的原理建立计算公式。没有考虑墙底以上土体抗剪强度的影响。Pu=cNc+Ga2*D*Nq=Ga1(h0+D)+q,h0为坑底，D为嵌固深度二、绕最下一道支撑和桩墙底的圆弧滑动隆起验算，考虑了墙底以上土体抗剪强度的影响。,55,桩(墙)结构抗倾覆验算,K=Mrc/MocMrc-抗倾覆力矩，被动区土压力对最一下道支点中心O取矩Moc-倾覆力矩，主动区土压力对最一下道支点中心O取矩,Ea,Ep,56,桩(墙)结构抗渗流验算,K=ic/iic-坑底土的临界水力坡度,ic=(ds-1)/(1+e)=浮容重/水容重Moc-i-坑底土的渗流水力坡降 i=hw/L=坑内外水头差/最短渗径,57,桩(墙)结构承压水验算,K=Pcz/PwyPcz-坑底至承压水顶板间土的自重压力(kN/m2)Pwy-承压水头压力=承压水头高度*10(kN/m2),58,不同方法水土压力图,59,桩(墙)结构内力位移计算-m法,式中Kpc为桩墙的刚度，Ksa为内支撑和锚杆的刚度，F为作用在支护结构上的外荷载。U为待求的支护结构位移,U0为加支锚时，桩墙在支锚位置处的已有位移。,60,桩(墙)结构嵌固深度计算-悬壁桩,考虑安全系数，主动区合力Ea和被动区合力Ep对桩底取矩平衡,计算出嵌固深度,Ea,Ep,61,桩(墙)结构嵌固深度计算-单支点,1、假定土压力强度0点C为弯矩0点。2、对C点取矩，得支点的支点力3、考虑安全系数，主动区合力Ea和被动区合力Ep,支点力T1对桩底取矩平衡,计算 出嵌固深度。,Ea,T1,Ep,62,桩(墙)结构嵌固深度计算-多支点,1、假定土压力强度0点C为弯矩0点。2、对C点取矩，开挖到第2道支撑底标高，得第1道支点的支点力，然后往下开挖到坑底，假定第1道支点 的支点力不变，再对C点取矩，得第2道支点的支点力，以此类推3、考虑安全系数，取C点以下至桩底的部分桩为研究对象，C点以下主动区合力、C点不平衡的剪力、被动 区合力对桩底取矩平衡，计算出嵌固深度。,T1,T2,Ep,Ea,63,桩(墙)支护结构配筋计算,对沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面和矩形截面的排桩和地下连续墙，其正截面受弯承载力按现行国家标准混凝土结构设计规范的有关规定进行计算。非均匀配筋的圆形截面钢筋混凝土桩，按国家规程建筑基坑支护工程规程JGJ120-99的有关规定进行计算，如图所示：,64,桩(墙)支护结构整体稳定计算,桩（墙）结构的整体稳定分析采用圆弧滑动简单条分法，计算简图如下图所示。在基坑施工的各个工况，根据本工况的基坑开挖深度、桩墙的嵌固深度、土层参数、支点参数、及附加荷载等情况计算任意可能滑动面的抗滑力矩和滑动力矩，并找出最危险滑弧，计算出最危险滑弧的抗滑力矩、滑动力矩以及二者的比值（即基坑边坡的整体稳定安全系数），如果整体稳定不满足要求，则调整上述有关参数后重新进行计算，直到满足为止。,65,水泥土墙的计算公式-国家规程,嵌固深度计算原则1、按圆弧滑动稳定计算 2、满足抗渗稳定3、Hd=0.4*基坑深度 墙体厚度计算公式 墙体正截面承载力验算公式,66,SMW工法结构相关验算(1),型钢入土深度确定原则1、满足抗隆起稳定、抗倾覆稳定验算2、挡土墙的内力位移不超过允许值3、如果要回收，可顺利拔出。水泥土入土深度确定原则1、满足抗渗流稳定、承压水稳定验算2、大于型钢的入土深度，以包裹型钢3、坑内降水不能影响到坑外环境，因此要有一定的入土深度型钢抗拔验算1、型钢最大抗拔力Pm=0.7*屈服强度*型钢截面积2、型钢最大可拔出长度=最大抗拔力/(2*单元面积摩阻力*型钢截面周长),67,SMW工法结构相关验算(2),型钢净距和水泥土强度验算1、型钢净间距的验算(型钢的净间距不能过大=水泥土墙体厚度+型钢高度+型钢形心轴与截面形心轴间距离)2、若型钢连续布置，仅需验算型钢翼缘边的水泥土抗剪强度（要剪断型钢比剪断水泥土 困难）3、若型钢间隔布置，还需验算水泥土搭接处的抗剪强度组合刚度计算1、若型钢全位布置，只考虑型钢本身的刚度 Ke=Eh*Ih2、若型钢半位布置，还考虑水泥土的刚度,即计算组合截面的刚度 Ke=Eh*Ih+Ec*Ic 根据材料力学原理，先计算组合截面的形心轴，然后分别计算两种材料的不同截面对此形心轴的惯性矩，与弹模相乘后再相加。型钢抗弯抗剪强度验算在计算出型钢的内力后，用 M/W=型钢设计强度,Q/A=型钢抗剪强度 来进行验算,68,谢 谢！,