康西路市政道路及配套工程管槽基坑支护结构计算书.docx

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1、康西路市政道路及配套工程管槽基坑支护结构计算书康西路市政道路及配套工程1管槽基坑支护结构计算书1目录I第一部分基坑支护计算21.1 基坑支护设计概况21.1.1 基本设计原则2112设计依据21.1.3 计算软件21.1.4 最不利情况的确定31.2 钢板桩支护计算31.2.1 长度6m钢板桩验算（基坑深度HW3.5m）31.2.2 长度9m钢板桩验算（基坑深度H5.0m）151.2.3 钢腰梁计算27第一部分基坑支护计算1.1 基坑支护设计概况1.1.1 基本设计原则设计原则如下：(1)基坑深度，2.5mVH3.5t基坑范围有水时，采用6m11l型拉森钢板桩支护。(2)基坑深度，3.5mVH

2、W5m时，采用采用9m11l型拉森钢板桩支护,设置1道钢管横撑。(3)基坑附近施工车辆荷载，等效荷载为20kPa(参考公路路基设计规范JTGD30-2015附录H第11条)。另外，考虑到压路机、起重机等大型机械荷载可能大于施工车辆荷载，且井边可能有临时堆载,因此，车辆等效荷载最终取30kPa进行验算。1.1.2 设计依据1 .康西路市政道路及配套工程岩土详细勘察报告2 .建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)3 .建筑结构荷载规范(GB50009-2012)4 .混凝土结构设计规范(GB50010-2010)(2015版)5 .建筑抗震设计规范(GB50011-2010)(2016版

3、)6 .建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)7 .建筑结构可靠性设计统一标准(GB50068-2018)8 .建筑基坑工程技术规程(DBJ/T15-20-2016)9 .建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)10 .建筑边坡工程技术规范(GB50330-2013)11 .工程结构通用规范(GB55001-2021)12 .建筑与市政工程抗震通用规范(GB55002-2021)13 .建筑与市政地基基础通用规范(GB55002-2021)1.1.3计算软件软件名称：深基坑支护结构设计软件；软件版本：FTPW深基坑7.0；研发单位：北京理正软件股份有限公司。1.1.3最不利情况的确

4、定钢板桩支护，根据沿线地质情况，计算时取最不利情况进行计算。根据设计图纸管网纵断面图及管坑支护参数表，本项目需要用到了6m、9m钢板桩，最不利的情况是：基坑深度越深，桩长度范围内，土层越厚，则越不利。本次验算选取钢板桩长度范围内土层最厚，基坑相对最深的管段进行验算。1.2钢板桩支护计算1.2.1长度6m钢板桩验算（基坑深度HW3.5m）1、计算依据及岩土地质情况本次验算选取钢板桩长度范围内土层最厚，基坑相对最深的管段进行验算。根据设计图纸管网纵断面图及管坑支护参数表，6m长钢板桩的最不利管段钻孔编号为ZKl,岩土地质情况及参数依据地勘报告康西路市政道路及配套工程岩土详细勘察报告。本次设计考虑下

5、部人工加固土体。（I）地质钻孔ZKl反应的地质情况如下：1）素填土1：层厚h=1.4m,承载力基本容许值fa0=100kPa,天然重度丫=18.5kNm3,粘聚力c=18.9kPa,内摩擦角中二10.9,桩侧摩阻力特征值qsa=IOkPao2）淤泥：层厚h=6.6m,承载力基本容许值faO=55kPa,天然重度Y二15.9kNm3,粘聚力C=IO.IkPa,内摩擦角中二8.4,桩侧摩阻力特征值qsa=8kPa.3）粉质粘土：层厚h=5.0m,承载力基本容许值fa=IIOkPa,天然重度=18.lkNm3,粘聚力c=14.8kPa,内摩擦角=9.3,桩侧摩阻力特征值qsa=25kPao（2）地基

6、加固土体参数计算：根据道路软基地基处理措施，地基基础采用水泥搅拌桩在现状路基上进行提前加固，再进行开挖/填筑施工，水泥搅拌桩桩径50OnIn1,桩间距L2m,采用梅花桩布置，路基加固宽度平均为26m,桩长平均为8.0m。明确水泥搅拌桩单桩承载力特征值为130KN,28d桩身无侧限抗压强度达到0.8MPa以上,90d桩身无侧限抗压强度达到1.2MPa以上;加固后的复合地基承载力不小于IIokPa。复合层的粘聚力c可以按照下式进行计算cp=0.25qu*Ir,+cs(I-Ir)式中qu为水泥土无侧限抗压强度，Ir为加固深度范围水泥土的置换率，CS为土的粘聚力。淤泥土的粘聚力CS=Io.IkPa,内

7、摩擦角6s=8.4故cp=0.25。800kpaX0.15+10.IkPaX(1-0.15)=38.5kpaJRsp=s=8.4加固土体抗剪强度t=tan+C故加固土体的抗剪强度t=54.7kpa3)支锚刚度及材料抗力计算：4)本次采用Q235b级D203X8焊接钢管作为钢支撑，设置一道撑，距离钢板桩顶部距离为0.5m,钢支撑水平间距为3.0m,本段管道直径为dl650,两侧工作面宽度为65Onlnb故基坑开挖宽度为2.95m。钢管支撑支锚刚度计算表Kt=(2aXEA)L(Sa/S)各项数值符号数值符号说明钢管直径(m)壁厚(m)数值Kt支撑结构水平刚度系数；547.57Q与支撑松弛有关的系数

8、，取0.81.0;0.80E支撑构件材料的弹性模量(N/mm2)；206000.00A支撑构件断面面积(nO；0.2030.0080.0049009L支撑构件的受压计算长度(m)；2.95S支撑水平间距(m)；3.00Sa计算宽度(m);3.00钢管内撑材料抗力计算T=Afy各项数值符数值符号说明钢管直径壁厚数值号(m)(m)T支撑结构材料抗力；948.32轴心受压构件稳定系数0.90与工程有关的调整系数，取11.00A支撑构件断面面积(疗)；0.200.0080.0049009fy钢材抗压强度设计值，(kNm2)215000.002、钢板桩基坑支护计算如下:支护方案排桩支护基本信息规范与规程

9、建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012内力计算方法增量法基坑等级三级基坑侧壁重要性系数YO0.90基坑深度H(m)3.500嵌固深度(m)2.500桩顶标高(In)0.000桩材料类型钢板桩卜每延米截面面积A(Cm2)198.00卜每延米惯性矩I(CnI)18200.00L每延米抗方模量W(Cm3)1350.00I-抗弯f(Nmm2)215有无冠梁无放坡级数0超载个数1支护结构上的水平集中力O超载信息超载序号类型超载值(kPa,kNm)作用深度(m)作用宽度(In)距坑边距(m)形式长度(m)130.000附加水平力信息水平力序号作用类型水平力值(kN)作用深度(m)是否参与倾覆稳定是否参

10、与整体稳定土层信息土层数3坑内加固土是内侧降水最终深度(m)4.000外侧水位深度(In)0.500内侧水位是否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离(m)0.500弹性计算方法按上层指定弹性法计算方法基坑外侧土压力计算方法主动土层参数层号土类名称层厚(In)重度(kN/m3)浮重度(kN/m3)粘聚力(kPa)内摩擦角(度)1素填土1.4018.58.518.9010.902淤泥6.6015.95.910.108.403粘性土5.0018.18.1层号与锚固体摩擦阻力(kPa)粘聚力水下(kPa)内摩擦角水下(度)水土计算方法叫c,K值抗剪强度(kPa)I10.018.9010.90合算m法3

11、.1828.010.108.40合算m法1.58325.014.809.30合算m法15.94加固土参数土类名称宽度(m)层厚(m)重度(kNm3)浮重度(kNm3)粘聚力(kPa)内摩擦角(度)人工加固土23.06.00018.0008.00038.5008.400土类名称粘聚力水下(kPa)内摩擦角水下(度)计算方法叫C,K值抗剪强度(kPa)人工加固土38.5008.400m法4.42154.70支锚信息支锚道数1支锚道号支锚类型水平间距(m)竖向间距(m)入射角(0)总长(m)锚固段长度(m)1内撑3.0000.500支锚道号预加力(kN)支锚刚度(MNm)锚固体直径(mm)工况号锚固

12、力调整系数材料抗力(kN)材料抗力调整系数10.00547.572948.321.00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:一般分布一般层号土类名称水土水压力调整系数外侧土压力调整系数1外侧土压力调整系数2内侧土压力调整系数内侧土压力最大值(kPa)1素填土合算1.0001.0001.0001.00010000.0002淤泥合算1.0001.0001.0001.00010000.0003粘性土合算1.0001.0000.0001.00010000.000工况信息工况号工况类型深度(m)支锚道号1开挖1.0002加撑1.内撑3开挖3.500设计结果结构计算各工况:(-125.6

13、4)(1.86)(0.0)(0.0)(-0.00)-(0.01)(-0.15)(0.00)M2M1(0.50m)(-0.16)(15.21)(-0.)-O.O1)(-10.55)-(11.32)(-0.15)(0.00)(-70.89)-(49.09)(0.0)(0.0)(-32.41)(31.87)(-53.53)(25.34)内力位移包络图:K(KN)392W76.O1kN(0.00)-(0.00)(-32.41)-(31.87)(-53.53)-(25.34)地表沉降图:截面计算截面参数弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25内力取值段号内力类型弹性法计算值经典法计算

14、值内力设计值内力实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)86.0332.4182.2782.27I基坑外侧最大弯矩(kN.m)15.2131.8714.5414.54最大剪力(kN)51.3153.5357.7257.72截面验算基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)。nei=M/W=82.267/(1350.000*106)=60938.679(kPa)=60.939(MPa)f=215.OOO(MPa)满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)。wai=M/W=14.543/(1350.000*106)=10772.698(kPa)=10.773(MPa)=1.150,满足规范要求。工况2：注意：锚固力计算依据

15、锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kNm)锚固力(kNm)1内撑316.1071010.000+1738.587KS=457.446Ks=6.009=1.150,满足规范要求。工况3：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kNm)锚固力(kNm)1内撑316.107341.680+1738.587KS=S457.446Ks=4.548=1.150,满足规范要求。安全系数最小的工况号：工况1。最小安全安=2.208=1.150,满足规范要求。抗隆起验算1）从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下:支护底部，验算抗隆起：Ks=2.19721.400,抗隆起

16、稳定性满足。深度13.000处，验算抗隆起,Ks=2.05421.400,抗隆起稳定性满足。嵌固深度计算嵌固深度计算参数:嵌固深度计算过程：按建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012单支点结构计算嵌固深度U1)Id按公式：Pkzp27之Kentaka2148.9073.422K=1.164=1.15159.9692.737得到Id=O.50Onbld采用值为：2.500m当前嵌固深度为：0.500m。依据建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012,单点支护结构嵌固深度Id不宜小于0.3h0嵌固深度取为：L050m0嵌固段基坑内侧土反力验算工况1:Ps=82.019Ep=572.911,土反力

17、满足要求。工况2：Ps=82.019Ep=572.911,土反力满足要求。工况3：Ps=145.402Ep=298.509,土反力满足要求。式中：PS为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力(kN)；EP为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力(kN)1.2.2长度9m钢板桩验算(基坑深度HW5.0m)1、计算依据及岩土地质情况本次验算选取钢板桩长度范围内土层最厚，基坑相对最深的管段进行验算。根据设计图纸管网纵断面图及管坑支护参数表，9m长钢板桩的最不利管段钻孔编号为ZKl,岩土地质情况及参数依据地勘报告康西路市政道路及配套工程岩土详细勘察报告。本次设计考虑下部人工加固土体。(I)地质钻孔

18、ZKl反应的地质情况如下：1)素填土1：层厚h=L4m,承载力基本容许值fa0=100kPa,天然重度Y=18.5kNm3,粘聚力c=18.9kPa,内摩擦角中二10.9,桩侧摩阻力特征值qsa=IOkPao2)淤泥：层厚h=6.6m,承载力基本容许值faO=55kPa,天然重度Y二15.9kNm3,粘聚力10.IkPa,内摩擦角=8.4,桩侧摩阻力特征值qsa=8kPa.3)粉质粘土：层厚h=5.0m,承载力基本容许值fa0=110kPa,天然重度=18.lkNm3,粘聚力c=14.8kPa,内摩擦角中二9.3,桩侧摩阻力特征值qsa=25kPao(2)地基加固土体参数计算：根据道路软基地基

19、处理措施，地基基础采用水泥搅拌桩在现状路基上进行提前加固，再进行开挖/填筑施工，水泥搅拌桩桩径500mm,桩间距L2m,采用梅花桩布置，路基加固宽度平均为26m,桩长平均为8.0m。明确水泥搅拌桩单桩承载力特征值为130KN,28d桩身无侧限抗压强度达到0.8MPa以上,90d桩身无侧限抗压强度达到1.2MPa以上;加固后的复合地基承载力不小于IlokPa。复合层的粘聚力c可以按照下式进行计算cp=O.25qu*Ir,+cs(I-Ir)式中qu为水泥土无侧限抗压强度，Ir为加固深度范围水泥土的置换率，CS为土的粘聚力。淤泥土的粘聚力CS=Io.IkPa,内摩擦角s=8.4故CP=0.25X80

20、OkPaXO.15+10.IkPaX(1-0.15)=38.5kpa取sp=s=8.4加固土体抗剪强度t=tan+c故加固土体的抗剪强度t=54.7kpa(3)支锚刚度及材料抗力计算：本次采用Q235b级D203X8焊接钢管作为钢支撑，设置一道撑，第一道支撑距离钢板桩顶部距离为Inb钢支撑水平间距为3.Om,本段管道直径为d500,两侧工作面宽度为450mm,故基坑开挖宽度为1.40m。钢管支撑支锚刚度计算表Kt=(2aEA)L(Sa/S)各项数值符号数值符号说明钢管直径(m)壁厚(m)数值Kt支撑结构水平刚度系数；1153.81与支撑松弛有关的系数，取0.81.0；0.80E支撑构件材料的弹

21、性模量(Nmm2)；206000.00A支撑构件断面面积(HO；0.2030.0080.0049009L支撑构件的受压计算长度(m);1.40S支撑水平间距(m)；3.00Sa计算宽度(m);3.00钢管内撑材料抗力计算T=Afy各项数值符号数值符号说明钢管直径(m)壁厚(m)数值T支撑结构材料抗力；948.32轴心受压构件稳定系数0.90与工程有关的调整系数，取11.00A支撑构件断面面积(疗)；0.200.0080.0049009fy钢材抗压强度设计值，(kNm2)215000.002、钢板桩基坑支护计算如下:支护方案排桩支护基本信息规范与规程建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012内力

22、计算方法增量法基坑等级三级基坑侧壁重要性系数YO0.90基坑深度HGn)5.000嵌固深度(m)4.000桩顶标高(In)0.000桩材料类型钢板桩卜每延米截面面积A(Cm2)198.00卜每延米惯性矩I(Cnl)18200.001每延米抗弯模量W(Cln3)1350.00I-抗弯f(Nmm2)215有无冠梁无放坡级数0超载个数1支护结构上的水平集中力0超载信息超载序号类型超载值(kPa,kNm)作用深度(m)作用宽度(In)距坑边距(m)形式长度(m)130.000附加水平力信息水平力序号作用类型水平力值(kN)作用深度(m)是否参与倾覆稳定是否参与整体稳定土层信息土层数3坑内加固土是内侧降

23、水最终深度Gn)5.500外侧水位深度(m)0.500内侧水位是否随开挖过程变化是内侧水位距开挖面距离(In)0.500弹性计算方法按土层指定弹性法计算方法基坑外侧土压力计算方法主动土层参数层号上类名称层厚(m)重度(kNm3)浮重度(kNm3)粘聚力(kPa)内摩擦角(度)1素填土1.4018.58.518.9010.902淤泥6.6015.95.910.108.403粘性土5.0018.18.1层号与锚固体摩擦阻力(kPa)粘聚力水下(kPa)内摩擦角水下(度)水土计算方法m,c,K值抗剪强度(kPa)110.018.9010.90合算m法3.1828.010.108.40合算m法1.58

24、325.014.809.30合算m法15.94加固土参数土类名称宽度(m)层厚(m)重度(kNm3)浮重度(kNm3)粘聚力(kPa)内摩擦角(度)人工加固土23.05.00018.0008.00038.5008.400土类名称粘聚力水下(kPa)内摩擦角水下(度)计算方法m,C,K值抗剪强度(kPa)人工加固土38.5008.400m法4.42154.70支锚信息支锚道数1支锚道号支锚类型水平间距(m)竖向间距(m)入射角(0)总长(m)锚固段长度(m)1内撑3.0001.000支锚道号预加力(kN)支锚刚度(MNm)锚固体直径(mm)工况耳锚固力调整系数材料抗力(kN)材料抗力调整系数10

25、.001153.812948.321.00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:q。11o一般分布一般层号土类名称水土水压力调整系数外侧土压力调整系数1外侧土压力调整系数2内侧土压力调整系数内侧土压力最大值(kPa)1素填土合算1.0001.0001.0001.00010000.0002淤泥合算1.0001.0001.0001.00010000.0003粘性土合算1.0001.0000.0001.00010000.000工况信息工况号工况类型深度(m)支锚道号1开挖1.5002加撑1.内撑3开挖5.000设计结果结构计算各工况:a1一册(1.50m)(-256.18)-一(1

26、04.00)(-156.53)(25.40)(-28.77)(0.12)(0.0)(0.0)(-0.00)-(45.06)(-0.00)-(4.68)(-16.68)(19.64)(-4.58)-(0.00)(-256.18)-一(104.00)(-156.53)(25.40)(-28.77)(0.12)(0.0)(0.0)(-0.00)(45.06)(-0.00)-(4.68)(-16.68)(19.64)(-4.58)-(0.00)以3一相（5.00m）(-181.49)-(104.00)(-81.84)-(66.86)(36.33)(1.86)(0.0)(0.0)(-158.75)(28

27、.80) (-86.34)(152.91)(-90.32)-(92.96) (-101.78)(63.91)内力位移包络图:工况3 开挖（5.00m ）包络图(-36.33)-(1.86)(O-OO)-(O-OO)(-158.75)-(45.06)(-86.34)-(152.91)(-90.32)-(92.96) (-101.78)-(63.91)地表沉降图:者坑丽沟(m)截面计算截面参数弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25内力取值段号内力类型弹性法计算值经典法计算值内力设计值内力实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)158.7586.34151.81151.811基坑外侧

28、最大弯矩(kN.m)45.06152.9143.0943.09最大剪力(kN)95.67101.78107.63107.63截面验算基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)。nei=M/W=151.809/(1350.000*10)=112450.951(kPa)=112.451(MPa)f=215.OOO(MPa)满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)awai=M/W=43.091/(1350.000*106)=31918.999(kPa)=31.919(MPa)=1.150,满足规范要求。工况2：注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kNm)锚固力(kNm)1内撑316.107

29、2715.151+2528.853K,=S1575.525Ks=3.328=1.150,满足规范要求。工况3注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。序号支锚类型材料抗力(kNm)锚固力(kNm)1内撑316.107971.335+2528.853K,=S1575.525Ks=2.222=1.150,满足规范要求。安全系数最小的工况号：工况1。最小安全L=1.723=1.150,满足规范要求。抗隆起验算fttmD从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下:NCMNqT)tan支护底部，验算抗隆起：Ks=1.7491.400,抗隆起稳定性满足。嵌固深度计算嵌固深度计算参数:嵌固深度计算过程：

30、按建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012单支点结构计算嵌固深度Lk1)Id按公式：501.327 5.926 K =499.576 4.745=L253 K (W = 1.15得到L=2.800m,Id采用值为：4.OOOm嵌固段基坑内侧土反力验算工况1：Ps=171.526Ep=1061.468,土反力满足要求。工况2：Ps=171.526Ep=1061.468,土反力满足要求。工况3：Ps=316.808Ep=550.091,土反力满足要求。式中：PS为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力(kN)；EP为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力(kN)O1.2.3钢腰梁计算本次设计

31、采用HW350x350xl2xl9钢腰梁，通长布置，设置于基坑顶部以下0.5n11.0m,钢材采用Q235bH型钢。计算模型选取3m单跨钢梁进行验算，最大弯矩及及剪力依据长度6m钢板桩验算、长度9m钢板桩验算中最不利进行验算，经验算最小安全系数为1.9,满足规范要求。1、计算结果跨号：1左中右上部弯矩(kN-m):0.00000.0000206.3750下部弯矩(kN-m):206.3750221.38410.0000剪力(kN):63.5189-137.5833-338.6855各跨最大应力跨号正应力(上侧)正应力(下侧)剪应力(Nmm2)186.78(Nmm2)(Nmm2)93.0988.

32、76容许安全系数抗争强度安全系数：抗剪强度安全系数：1.000001.00000最小安全系数跨号抗驾强度13.169抗剪强度安全状态1.915安全各跨截面几何特性跨号面积惯性矩Ix抵抗矩WxA抵抗矩WxB回转半径ix惯性矩Iy(cm2)(cm4)(cm3)(cm3)(cm)(cm4)1171.8939637.002265.002265.0015.1913582.00跨号抵抗矩WyA抵抗矩WyB回转半径iy面积矩Sxxlx2(cm3)1776.11(cm3)(cm)(cm3)776.118.891246.591.051.05注：WXA一截面上部对X轴的抵抗矩；WxB一截面下部对X轴的抵抗矩。WyA一截面左侧对y轴的抵抗矩。WyB一截面右侧对y轴的抵抗矩。XI一截面上部的塑性发展系数。Yx2一截面下部的塑性发展系数。各跨材料特性跨号抗拉强度抗压强度抗弯强度(Nmm2)(Nmm2)(Nmm2)1295.00295.00295.00计算简图206.38206.38心1.ZS狙n尺寸HMlC8113-0):rt-H350x150(1301-206.4JJ；y4f.463.5皿勺338.7I*Mt诩RYM)“传0.MH)抗剪强度屈服强度弹性模量(Nmm2)(Nmm2)(Nmm2)170.00345.002060001.409连续梁麒计算简图