市政管道基坑支护简化计算方法.pdf

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1、２０１４年第２３期（总第１５２期）江西建材施工技术市政管道基坑支护简化计算方法■陈俊松，张茂刚■无锡城市职业技术学院，江苏无锡２１４１５３摘要：针对目前基坑设计软件复杂、不便于一线施工人员掌握的特点，本文提出一种计算钢板桩支护结构的简易的方法。并应用该方法进行实际工程的基坑支护设计，验证了该方法的有效性。本文提出的简易计算方法有助于一线施工人员进行市政管道基坑支护结构的设计，以提高基坑施工的安全性。关键词：市政管道施工基坑施工支护结构计算方法图３土压力分布图图４等值梁法受力简图１引言Ｔａ×（５．２０＋１．１０）＝０．５×（６０．８０－９．８０）×

2、５．２０×（５．２０／３＋随着我国城市建设的快速发展，市政设施的建设力度也得到空前１．１０）发展，市政基坑开挖项目也较为常见。但由于市政设施的施工作业空＋９．８０×５．２０×（５．２０／２＋１．１０）＋０．５×６０．８０×１．１０×２／３×１．１０［１－３］间有限，进行基坑开挖时一般采用支护开挖，较少采用放坡开挖。（４）且市政设施施工所处的环境复杂，因此对支护体系要求较高。而科学解得：Ｔａ＝１１１．０１ｋＮ／ｍ［４～６］合理的对支护体系进行计算，是确保基坑施工安全的重要基础。Ｐｂ＝（９．８０＋６０．８０）×５．２／２＋６０．８０×１．１０／２－１

3、１１．０１＝１０５．由于一线施工人员对专业的支护软件不甚熟悉，以及对复杂的有限元８７ｋＮ／ｍ（５）计算理论较难以掌握。因此，本文依据基坑设计规范，提出一种简化的设最大弯矩处距桩顶距离为ｘ，即剪力为０的点，则有：支护计算方法，以供一线施工人员参考。２Ｔａ＝９．８０ｘ＋１／２×（６０．８０－９．８０）ｘ／５．２（６）２工程概况解得ｘ＝３．８６ｍ为进行管道施工，需进行基坑开挖。工程的一些基本数据如下：２３所以，Ｍｍａｘ＝Ｔａ（ｘ－１）－９．８０ｘ／２－０．５（６０．８０－９．８０）ｘ／５．２／３（１）开挖深度：５２ｍ。（２）坑内、坑外天然容重加权平均

4、值γ：＝１５０．４５ｋＮ·ｍ３２０ｋＮ／ｍ；内摩擦角加权平均值φ：２０°；粘聚力加权平均值ｃ：１４。（３）（４）计算钢板桩的最小入土深度地面超载ｑ：２０ｋＮ／ｍ２（长边）；３０ｋＮ／ｍ２（短边，考虑施工便道的影响）。＇令ｘ为Ｂ点到桩底的距离，则：（４）基坑开挖面积９×６ｍ。（５）拟设置单层支撑，９ｍ边设对撑，每隔３ｍ＇６Ｐｂ６×１０５．８７一道；６ｍ边设置角撑。（６）主要材料基本参数如下：拉森ＩＩＩ钢板桩（Ｗｘ＝＝＝３．３８ｍ（７）３３槡γ（Ｋｐｔ－Ｋａ）槡２０×（３．２６－０．４９）∶１３４０×１０ｍｍ）；工字钢３６ａ（Ｗ∶８７５×１０ｍｍ）；

5、工字钢２２ａ（Ｗ∶３１０×取系数１２，则最小入土深度ｔ＝１．２×（１．１０＋３．３８）＝５．３７ｍ３２１０ｍｍ；Ａ∶４２１０ｍ；Ｍ：２７９ｋｇ／ｍ）４构件设计基坑开挖示意图如图１、图２所示：（１）围檩荷载因本工程为单层支撑，围檩所受荷载ｑｋ＝Ｔａ＝１１１．０１ｋＮ／ｍ。（２）撑杆荷载撑杆按偏心受压构件计算其内力，作用力为：Ｒ＝０．５×１１１．０１×（３＋３）＝３３３．０３ｋＮ（８）（３）采用拉森ＩＩＩ钢板桩（ＳＰ－Ｕ４００×１２５×１３０），每延米抵抗矩３Ｗ＝１３４０×１０ｍｍ，折减系数β＝０．７，则：图１支护结构布置图图２基坑开挖示意图Ｍ

6、ｍａｘ１５０．４５×１０６σｍａｘ＝＝３＝１６０．３９＜[ｆ]＝２００ＭＰａ（９）下面以长边为例，进行基坑支护计算。βＷ０．７×１３４０×１０３内力计算（４）围檩设计３３（１）作用于板桩上的压力强度及压力分布（不考虑水压力及土的选用工字钢３６ａ，Ｗ＝８７５×１０ｍｍ２粘聚力），如图３所示：按简支梁计算，最大弯矩Ｍｍａｘ＝１１１．０１×３／８＝１２４．８９ｋＮ·ｍＫ＝ｔｇ２（４５ｏ－φ／２）＝ｔｇ２（４５－２０／２）＝０．４９（１）１２４．８９×１０６ａδｍａｘ＝＝１４２．７３＜［ｆ］＝２００ＭＰａ（１０）３２ｏ２８７５×１０Ｋｐｔ＝ｋｔｇ（４５＋

7、φ／２）＝１．６ｔｇ（４５＋２０／２）＝３．２６（２）（５）支撑设计其中系数ｋ为等值梁法被动土压力修正系数，取１６３３选用工字钢２２ａ，Ｗ＝３１０×１０ｍｍ，Ａ＝４２１０ｍｍ２，查稳定系数φ＝板桩外侧均布荷载（地面超载）换算填土高度ｈ０，ｈ０＝ｑγ＝２０２００８０２．＝１．０ｍ。２自重弯矩Ｍｍａｘ＝０．２７９×６／８＝１．２６ｋＮ·ｍ（２）计算反弯点位置ＮＭ３３３．０３×１０３１．２６×１０６ｍａｘ假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，设其位于开挖面以下ｙδｍａｘ＝＋Ｗ＝０．８０２×４２１０＋３＝１０２．６９＜［ｆ］＝Ａ３１０×１０处，则：２

8、００ＭＰａ（１１）γＫａＨ２０×０．４９×（１．０＋５．２）ｙ＝＝＝１．１０ｍ５稳定性验算γ（Ｋｐｔ－Ｋａ）２０×（３．２６－０．４９）