计算依据:
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著
4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著
5、《土力学与地基基础》
6、建筑品茗安全计算软件
一、参数信息
1、基本参数
2、土层参数
3、荷载参数
4、计算系数
二、土压力计算
1、水平荷载
1)主动土压力系数
Ka1=tan2(45°- φ1/2)= tan2(45-12/2)=0.656;
Ka2=tan2(45°- φ2/2)= tan2(45-18/2)=0.528;
Ka3=tan2(45°- φ3/2)= tan2(45-18/2)=0.528;
Ka4=tan2(45°- φ4/2)= tan2(45-18/2)=0.528;
Ka5=tan2(45°- φ5/2)= tan2(45-18/2)=0.528;
Ka6=tan2(45°- φ6/2)= tan2(45-18/2)=0.528;
Ka7=tan2(45°- φ7/2)= tan2(45-19/2)=0.509;
Ka8=tan2(45°- φ8/2)= tan2(45-20/2)=0.49;
Ka9=tan2(45°- φ9/2)= tan2(45-20/2)=0.49;
2)土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土:0 ~ 2m
H1'=[∑γ0h0 ∑q1 ∑q1b1/(b1 2a1) ∑q1b1l1/((b1 2a1)(l1 2a1))]/γ1=(0 3 3.5 4)/19=0.553m;
Pak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=19×0.553×0.656-2×10×0.81=-9.306kN/m2;
Pak1下=[γ1(h1 H1)]Ka1-2c1Ka10.5=(19×(2 0.553))×0.656-2×10×0.81=15.622kN/m2;
第2层土:2 ~ 3m
H2'=[∑γ1h1 ∑q1 ∑q1b1/(b1 2a1) ∑q1b1l1/((b1 2a1)(l1 2a1))]/γ2=(38 3 3.5 4)/21=2.31m;
Pak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=21×2.31×0.528-2×15×0.727=3.814kN/m2;
Pak2下=[γ2(h2 H2)]Ka2-2c2Ka20.5=(21×(1 2.31))×0.528-2×15×0.727=14.902kN/m2;
第3层土:3 ~ 4m
H3'=[∑γ2h2 ∑q1 ∑q1b1/(b1 2a1) ∑q1b1l1/((b1 2a1)(l1 2a1))]/γ3=(59 3 3.5 4)/21=3.31m;
Pak3上=γ3H3'Ka3-2c3Ka30.5=21×3.31×0.528-2×15×0.727=14.902kN/m2;
Pak3下=[γ3(h3 H3)]Ka3-2c3Ka30.5=(21×(1 3.31))×0.528-2×15×0.727=25.99kN/m2;
第4层土:4 ~ 5.5m
H4'=[∑γ3h3 ∑q1 ∑q1b1/(b1 2a1) ∑q1b1l1/((b1 2a1)(l1 2a1))]/γ4=(80 3 3.5 4)/21=4.31m;
Pak4上=γ4H4'Ka4-2c4Ka40.5=21×4.31×0.528-2×15×0.727=25.99kN/m2;
Pak4下=[γ4(h4 H4)]Ka4-2c4Ka40.5=(21×(1.5 4.31))×0.528-2×15×0.727=42.622kN/m2;
第5层土:5.5 ~ 7m
H5'=[∑γ4h4 ∑q1 ∑q1b1/(b1 2a1) ∑q1b1l1/((b1 2a1)(l1 2a1))]/γ5=(111.5 3 3.5 4)/21=5.81m;
Pak5上=γ5H5'Ka5-2c5Ka50.5=21×5.81×0.528-2×16×0.727=41.169kN/m2;
Pak5下=[γ5(h5 H5)]Ka5-2c5Ka50.5=(21×(1.5 5.81))×0.528-2×16×0.727=57.801kN/m2;
第6层土:7 ~ 11.5m
H6'=[∑γ5h5 ∑q1 ∑q1b1/(b1 2a1) ∑q1b1l1/((b1 2a1)(l1 2a1))]/γ6=(143 3 3.5 4)/21=7.31m;
Pak6上=γ6H6'Ka6-2c6Ka60.5=21×7.31×0.528-2×16×0.727=57.801kN/m2;
Pak6下=[γ6(h6 H6)]Ka6-2c6Ka60.5=(21×(4.5 7.31))×0.528-2×16×0.727=107.697kN/m2;
第7层土:11.5 ~ 14.5m
H7'=[∑γ6h6 ∑q1 ∑q1b1/(b1 2a1) ∑q1b1l1/((b1 2a1)(l1 2a1))]/γ7=(237.5 3 3.5 4)/22=11.273m;
Pak7上=γ7H7'Ka7-2c7Ka70.5=22×11.273×0.509-2×18×0.713=100.551kN/m2;
Pak7下=[γ7(h7 H7)]Ka7-2c7Ka70.5=(22×(3 11.273))×0.509-2×18×0.713=134.145kN/m2;
第8层土:14.5 ~ 16m
H8'=[∑γ7h7 ∑q1 ∑q1b1/(b1 2a1) ∑q1b1l1/((b1 2a1)(l1 2a1))]/γ8=(303.5 3 3.5 4)/22=14.273m;
Pak8上=γ8H8'Ka8-2c8Ka80.5=22×14.273×0.49-2×22×0.7=123.063kN/m2;
Pak8下=[γ8(h8 H8)]Ka8-2c8Ka80.5=(22×(1.5 14.273))×0.49-2×22×0.7=139.233kN/m2;
第9层土:16 ~ 17m
H9'=[∑γ8h8 ∑q1 ∑q1b1/(b1 2a1) ∑q1b1l1/((b1 2a1)(l1 2a1))]/γ9=(336.5 3 3.5 4)/22=15.773m;
Pak9上=γ9H9'Ka9-2c9Ka90.5=22×15.773×0.49-2×22×0.7=139.233kN/m2;
Pak9下=[γ9(h9 H9)]Ka9-2c9Ka90.5=(22×(1 15.773))×0.49-2×22×0.7=150.013kN/m2;
护壁压力计算值取最不利的情况即:p = max(Pak9上、Pak9下)= Pak9下=150.013kN/m2;
三、护壁结构计算
1、材料参数
2、护壁的受力简图
3、护壁壁厚及强度验算
混凝土护壁轴心抗压强度:
f= KpD/2t=1.65×150.013×1.8/(2×0.15)=1.485×106N/m2
f<fc=14.3×106N/m2
满足要求!
4、护壁配筋验算
人工挖孔桩护壁在侧向压力作用下,截面上同时作用有轴向力N和弯矩M,由于人工挖孔桩为圆心护壁且同一高度一圈作用力相同 ,可按《混凝土结构设计规范》中轴心受压公式进行计算。另:在井壁设计中一般采用对称配筋的方式。
环向配筋计算
N=pD/2=150.013×1.8/2=135.012×103N/m
σ=N/A=135.012/(1×0.15)=0.9×106N/m3
井壁圆环截面配筋率
μ= (σ- fc)/fy=(0.9-14.3)/270=-0.05
As'=μth=-0.05×0.15×1=-0.008×106mm2
As=((h×103/Sl) 1)×Sa=352.1mm2≥As'
根据构造进行配筋,环向Φ8@200,竖向Φ10@200~300mm钢筋,上一段竖向筋插入下一段混凝土中,长度不小于100mm。
配筋符合要求
竖向配筋计算
在施工过程中,井壁支护仅承受自重,其强度足够,一般不需验算。但考虑人工挖孔桩现场施工情况,存在井壁下部土方被掏空的情况,而使井壁支护处于悬挂状态,使井壁支护有可能在自重作用下被拉断的危险,故还需验算井壁支护竖向受拉钢筋。本计算书将人工挖孔桩护壁视为等截面,计算公式如下:
Smax=G0/4
Smax---井壁支护最大垂直拉力
G0---井壁混凝土支护自重,G0=π×D×t×H×24
竖向钢筋承载力As'=Smax/fy=(π×D×t×H×24)/(4×fy)=(3.14×1.8×0.15×17×24)/(4×270×103)=320.28mm2
As=(π×D×103/Sl)×Sa=1861.1mm2≥As'
配筋符合要求
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