钢管桩支护结构计算书

4.0m基坑钢管桩支护计算----------------------------------------------------------------------[基本信息]----------------------------------------------------------------------规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法支护结构安全等级一级支护结构重要性系数γ01.10基坑深度h(m)4.000嵌固深度(m)4.000桩顶标高(m)0.000桩材料类型型钢├钢材牌号Q235└截面参数无缝钢管φ219×8.0└抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)215└抗剪fv(Mpa)125└截面塑性发展系数1.00桩间距(m)0.500有无冠梁无防水帷幕无放坡级数0超载个数1支护结构上的水平集中力0----------------------------------------------------------------------[超载信息]----------------------------------------------------------------------超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)130.0000.0005.0001.000条形-------------------------------------------------------------------------[附加水平力信息]----------------------------------------------------------------------水平力作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与序号(kN)(m)倾覆稳定整体稳定----------------------------------------------------------------------[土层信息]----------------------------------------------------------------------土层数1坑内加固土否内侧降水最终深度(m)25.000外侧水位深度(m)25.000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)---弹性计算方法按土层指定ㄨ弹性法计算方法m法内力计算时坑外土压力计算方法主动----------------------------------------------------------------------[土层参数]----------------------------------------------------------------------层号土类名称层厚重度浮重度黏聚力内摩擦角与锚固体摩(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)擦阻力(kPa)1素填土50.0020.010.05.0025.00120.0层号黏聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值不排水抗剪水下(kPa)水下(度)强度(kPa)15.0025.00分算m法6.50-------------------------------------------------------------------------[支锚信息]----------------------------------------------------------------------支锚道数1支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号(m)(m)(°)(m)长度(m)1内撑2.0001.000---------支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数10.00588.57---2～---1000.000.50----------------------------------------------------------------------[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: 层号土类水土水压力外侧土压力外侧土压力内侧土压力内侧土压力名称调整系数调整系数1调整系数2调整系数最大值(kPa)1素填土分算1.0001.0001.0001.00010000.000----------------------------------------------------------------------[工况信息]----------------------------------------------------------------------工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.500---2加撑---1.内撑3开挖4.000-------------------------------------------------------------------------[设计参数]----------------------------------------------------------------------整体稳定计算方法瑞典条分法稳定计算采用应力状态有效应力法稳定计算是否考虑内支撑ㄨ稳定计算合算地层考虑孔隙水压力ㄨ条分法中的土条宽度(m)1.00刚度折减系数K1.000考虑圆弧滑动模式的抗隆起稳定ㄨ对支护底取矩倾覆稳定√以最下道支锚为轴心的倾覆稳定√----------------------------------------------------------------------[设计结果]--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[结构计算]----------------------------------------------------------------------各工况：内力位移包络图：地表沉降图：1.1截面验算[截面参数]弯矩折减系数1.00剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25[内力取值]段内力类型弹性法经典法内力内力号计算值计算值设计值实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)23.0617.8631.7126.951基坑外侧最大弯矩(kN.m)9.1917.6012.6410.74最大剪力(kN)19.4519.3426.7426.74[钢管桩截面验算]基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)σnei=Mn/(γ*Wx)=26.953/(1.000*269.900*10-6)=99.862(MPa)<f=215.000(MPa)满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)σwai=Mw/(γ*Wx)=10.743/(1.000*269.900*10-6)=39.802(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); γ———型钢截面塑性发展系数;1.2稳定验算----------------------------------------------------------------------[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:1.00m滑裂面数据圆弧半径(m)R=7.810圆心坐标X(m)X=-1.581圆心坐标Y(m)Y=3.600整体稳定安全系数Ks=1.778>1.35,满足规范要求。----------------------------------------------------------------------[抗倾覆稳定性验算]----------------------------------------------------------------------抗倾覆(对支护底取矩)稳定性验算: Mp——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。 Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。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 --- Kov=3.587>=1.250,满足规范要求。工况2： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 250.000 --- Kov=6.014>=1.250,满足规范要求。工况3： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 250.000 --- Kov=3.329>=1.250,满足规范要求。----------------------------------------------安全系数最小的工况号：工况3。 最小安全Kov=3.329>=1.250,满足规范要求。抗倾覆(踢脚破坏)稳定性验算:绕最下道支撑或锚拉点的抗倾覆稳定性验算,多支点参考《建筑地基基础设计规范GB50007-2011》附录V单支点参考《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20124.2.2节 ∑MEp——被动区抗倾覆作用力矩总和(kN.m/m); ∑MEa——主动区倾覆作用力矩总和(kN.m/m); Kt——带支撑桩、墙式支护抗倾覆稳定安全系数，取Kt≥1.250。工况1：此工况不进行抗倾覆稳定性验算!工况2： Kt=4.573>=1.250,满足规范要求。工况3： Kt=2.152>=1.250,满足规范要求。----------------------------------------------安全系数最小的工况号：工况3。 最小安全Kt=2.152>=1.250,满足规范抗倾覆要求。----------------------------------------------------------------------[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=(20.000×4.000×10.662+5.000×20.721)/(20.000×(4.000+4.000)+25.000)=5.171 Ks=5.171≥1.800，抗隆起稳定性满足。----------------------------------------------------------------------[嵌固段基坑内侧土反力验算]----------------------------------------------------------------------工况1： Ps=136.081≤Ep=571.516，土反力满足要求。工况2： Ps=136.081≤Ep=571.516，土反力满足要求。工况3： Ps=116.538≤Ep=228.507，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）。4.5m基坑钢管桩支护计算----------------------------------------------------------------------[基本信息]----------------------------------------------------------------------规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法支护结构安全等级一级支护结构重要性系数γ01.10基坑深度h(m)4.500嵌固深度(m)4.500桩顶标高(m)0.000桩材料类型型钢├钢材牌号Q235└截面参数无缝钢管φ219×8.0└抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)215└抗剪fv(Mpa)125└截面塑性发展系数1.00桩间距(m)0.500有无冠梁无防水帷幕无放坡级数0超载个数1支护结构上的水平集中力0----------------------------------------------------------------------[超载信息]----------------------------------------------------------------------超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)130.0000.0005.0001.000条形-------------------------------------------------------------------------[附加水平力信息]----------------------------------------------------------------------水平力作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与序号(kN)(m)倾覆稳定整体稳定----------------------------------------------------------------------[土层信息]----------------------------------------------------------------------土层数1坑内加固土否内侧降水最终深度(m)25.000外侧水位深度(m)25.000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)---弹性计算方法按土层指定ㄨ弹性法计算方法m法内力计算时坑外土压力计算方法主动----------------------------------------------------------------------[土层参数]----------------------------------------------------------------------层号土类名称层厚重度浮重度黏聚力内摩擦角与锚固体摩(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)擦阻力(kPa)1素填土50.0020.010.05.0025.00120.0层号黏聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值不排水抗剪水下(kPa)水下(度)强度(kPa)15.0025.00合算m法6.50-------------------------------------------------------------------------[支锚信息]----------------------------------------------------------------------支锚道数2支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号(m)(m)(°)(m)长度(m)1内撑2.0001.000---------2内撑2.0002.000---------支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数10.00588.57---2～---1000.000.5020.00588.57---4～---1000.000.50----------------------------------------------------------------------[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: 层号土类水土水压力外侧土压力外侧土压力内侧土压力内侧土压力名称调整系数调整系数1调整系数2调整系数最大值(kPa)1素填土合算---1.0001.0001.00010000.000----------------------------------------------------------------------[工况信息]----------------------------------------------------------------------工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖1.500---2加撑---1.内撑3开挖3.500---4加撑---2.内撑5开挖4.500-------------------------------------------------------------------------[设计参数]----------------------------------------------------------------------整体稳定计算方法瑞典条分法稳定计算采用应力状态有效应力法稳定计算是否考虑内支撑ㄨ稳定计算合算地层考虑孔隙水压力ㄨ条分法中的土条宽度(m)0.30刚度折减系数K1.000考虑圆弧滑动模式的抗隆起稳定ㄨ对支护底取矩倾覆稳定√以最下道支锚为轴心的倾覆稳定√----------------------------------------------------------------------[设计结果]--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[结构计算]----------------------------------------------------------------------各工况：内力位移包络图：地表沉降图：----------------------------------------------------------------------1.1截面验算----------------------------------------------------------------------[截面参数]弯矩折减系数1.00剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25[内力取值]段内力类型弹性法经典法内力内力号计算值计算值设计值实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)16.4313.8922.5922.591基坑外侧最大弯矩(kN.m)7.9714.3610.9610.96最大剪力(kN)18.5516.8525.5025.50[钢管桩截面验算]基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)σnei=Mn/(γ*Wx)=22.590/(1.000*269.900*10-6)=83.698(MPa)<f=215.000(MPa)满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)σwai=Mw/(γ*Wx)=10.965/(1.000*269.900*10-6)=40.624(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); γ———型钢截面塑性发展系数;1.2稳定验算----------------------------------------------------------------------[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:0.30m滑裂面数据圆弧半径(m)R=8.078圆心坐标X(m)X=-1.773圆心坐标Y(m)Y=3.328整体稳定安全系数Ks=1.795>1.35,满足规范要求。----------------------------------------------------------------------[抗倾覆稳定性验算]----------------------------------------------------------------------抗倾覆(对支护底取矩)稳定性验算: Mp——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。 Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。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 内撑 0.000 --- Kov=3.815>=1.250,满足规范要求。工况2： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 250.000 --- 2 内撑 0.000 --- Kov=5.768>=1.250,满足规范要求。工况3： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 250.000 --- 2 内撑 0.000 --- Kov=3.519>=1.250,满足规范要求。工况4： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 250.000 --- 2 内撑 250.000 --- Kov=4.984>=1.250,满足规范要求。工况5： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 250.000 --- 2 内撑 250.000 --- Kov=4.304>=1.250,满足规范要求。----------------------------------------------安全系数最小的工况号：工况3。 最小安全Kov=3.519>=1.250,满足规范要求。抗倾覆(踢脚破坏)稳定性验算:绕最下道支撑或锚拉点的抗倾覆稳定性验算,多支点参考《建筑地基基础设计规范GB50007-2011》附录V单支点参考《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20124.2.2节 ∑MEp——被动区抗倾覆作用力矩总和(kN.m/m); ∑MEa——主动区倾覆作用力矩总和(kN.m/m); Kt——带支撑桩、墙式支护抗倾覆稳定安全系数，取Kt≥1.250。工况1：此工况不进行抗倾覆稳定性验算!工况2： Kt=4.910>=1.250,满足规范要求。工况3： Kt=3.052>=1.250,满足规范要求。工况4： Kt=3.330>=1.250,满足规范要求。工况5： Kt=2.469>=1.250,满足规范要求。----------------------------------------------安全系数最小的工况号：工况5。 最小安全Kt=2.469>=1.250,满足规范抗倾覆要求。----------------------------------------------------------------------[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=(20.000×4.500×10.662+5.000×20.721)/(20.000×(4.500+4.500)+25.000)=5.186 Ks=5.186≥1.800，抗隆起稳定性满足。----------------------------------------------------------------------[嵌固段基坑内侧土反力验算]----------------------------------------------------------------------工况1： Ps=167.394≤Ep=751.839，土反力满足要求。工况2： Ps=167.394≤Ep=751.839，土反力满足要求。工况3： Ps=151.258≤Ep=415.833，土反力满足要求。工况4： Ps=151.258≤Ep=415.833，土反力满足要求。工况5： Ps=130.194≤Ep=284.789，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）。----------------------------------------------------------------------[横向支撑截面验算]由上述结果可知，取4.5m基坑对应的第二道横撑（轴压力最大）进行验算1.1基本信息截面类型无缝钢管:d=194(mm)钢材牌号Q235d(mm)194t(mm)10构件长度(m)3.0001.2荷载信息恒载分项系数1.30活载分项系数1.50活载调整系数1.00是否考虑自重否轴向恒载标准值(kN)112.140轴向活载标准值(kN)0.0001.3端部约束信息X-Z平面内顶部约束类型:简支X-Z平面内底部约束类型:简支X-Z平面内计算长度系数:1.00Y-Z平面内顶部约束类型:简支Y-Z平面内底部约束类型:简支Y-Z平面内计算长度系数:1.002计算结果2.1截面几何特性根据《钢结构设计手册（上册）》（第三版）“16钢材的规格及截面特性”，查表得：全截面：面积(cm2)57.805惯性矩Ix(cm4)2453.546惯性矩Iy(cm4)2453.546抵抗矩Wx1(cm3)252.943抵抗矩Wy1(cm3)252.943抵抗矩Wx2(cm3)252.943抵抗矩Wy2(cm3)252.943回转半径ix(cm)6.51回转半径iy(cm)6.512.2材料特性构件截面的最大厚度:10.00(mm)抗拉强度:215.00(N/mm2)抗压强度:215.00(N/mm2)抗弯强度:215.00(N/mm2)抗剪强度:125.00(N/mm2)屈服强度:235.00(N/mm2)抗拉强度最小值:375.00(N/mm2)2.3荷载设计值2.4强度信息最不利位置强度应力按《钢结构标准》公式(7.1.1-1)计算荷载N:145.782kN|σ|/f=|25.219|/215=0.117≤1.00，满足。2.5稳定信息2.5.1绕X轴弯曲稳定性验算：根据《钢结构标准》第7.2.2条，得：长细比λ=l0/i=3.000/0.0651=46.048轴心受压构件截面分类（按受压特性）:a类轴心受压整体稳定系数，根据《钢结构标准》附录D.0.5计算得：φx=0.927绕X轴最不利位置稳定应力按《钢结构标准》公式(7.2.1)σ/f=27.218/215=0.127≤1.00，满足。2.5.2绕Y轴弯曲稳定性验算：根据《钢结构标准》第7.2.2条，得：长细比λy=l0y/iy=3.000/0.0651=46.048轴心受压构件截面分类（按受压特性）:a类轴心受压整体稳定系数，根据《钢结构标准》附录D.0.5计算得：φy=0.927绕Y轴最不利位置稳定应力按《钢结构标准》公式(7.2.1)σ/f=27.218/215=0.127≤1.00，满足。3分析结果构件安全状态:强度满足要求，稳定满足要求。[钢围檩截面验算]由计算结果可知，取4.5m基坑第二道围檩进行验算基本信息左支座简支右支座简支跨号跨长(m)截面名称12.000热轧宽翼缘H型钢(GB11263-2017):xh=HW250x250(型号)xh=HW250x25022.000热轧宽翼缘H型钢(GB11263-2017):xh=HW250x250(型号)xh=HW250x25032.000热轧宽翼缘H型钢(GB11263-2017):xh=HW250x250(型号)xh=HW250x25042.000热轧宽翼缘H型钢(GB11263-2017):xh=HW250x250(型号)xh=HW250x250各跨截面几何特性：全截面跨号面积(cm2)惯性矩Ix(cm4)Wx1(cm3)Wx2(cm3)回转半径ix(cm)惯性矩Iy(cm4)191.4310700.00860.00860.0010.803650.00291.4310700.00860.00860.0010.803650.