钢板桩计算书

钢板桩设计计算书

各工况钢板桩埋深及强度计算（根据《深基坑工程设计施工手册》计算） 各土层地质情况：

天然容重117.1KN/m3，粘聚力c19.2，内摩擦角12.60，

Ka1tan2(4512)0.91， Kp1tan2(4512)1.10

取1米宽钢板桩进行计算，所有设备均在预留平台施工，围堰顶部施工荷载忽略不计。基坑开挖深度4m，钢板桩外露1米。拟选用16米长钢板桩，入土深度11米。在+3m位置设置第一道支撑。

围堰采用日本三菱钢板桩FSP-Ⅳ型钢板桩，其技术参数如下：

截面尺寸400mm（宽度）×170mm（高度）×15.5mm（厚度），重量为76.1kg/m，惯性矩为4670cm4，截面模量362cm3，板桩墙惯性矩为38600cm4/m，截面模量2270cm3/m，

钢板桩平面布置、板桩类型选择，支撑布置形式，板桩入土深度、基底稳定性设计计算如下：

(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图 基坑底以上土压力强度Pa1： Pa1=r*4Ka=17.1×3.5×0.91 =54.5KN/m2

(2)确定内支撑层数及间距

按等弯距布置确定各层支撑的间距,根据钢板 桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h: 36[f]wrkaq=54.5N/m2h=

563502270103 = 17.11030.91

（简明施工计算手册公式3-28） =313cm=3.13m

h：板桩顶部悬臂端的最大允许跨度

钢板桩土压力分布图

［f］：板桩允许弯曲应力

r：板桩墙后的土的重度 ka：主动土压力系数

h1=1.11h=1.11×3.13=3.47m（简明施工计算手册 图3-10支撑的等弯矩布置） h2=0.88 h =0.88×3.13=2.75m（简明施工计算手册 图3-10支撑的等弯矩布置） A、工况一 -0.5mCPpCEa+4APaA筑岛顶+3m

PpDEp土层1DPaD第一道支撑已施工，开挖至+1m（开挖深度2m），此时拉森钢板桩为单锚浅埋式钢板桩支护（第一道支撑设在+3.0位置）

确定钢板桩埋深 查深基坑工程设计施工手册表6.5-2，此时被动土压力放大系数为1.2

Kp1.2Kp11.32

t=（3Ep-2Ea）H/2(Ea- Ep) 简明施工计算手册公式3-24 t=7.5m 实际埋深为12米，

计算支撑反力

11paDh115.56h1(h1)7.789.59.5702.2KN/m 221EpppDh9.417.57.51.2635.2KN/m

2Ea根据水平力平衡，EaEpR0 得R67KN/m

即支撑反力为67KN/m 钢板桩弯矩113.3KM.m（B点位置） B、工况二

第二道支撑已施工，开挖至-0.5m（开挖深度3.5m），此时拉森钢板桩为多锚式钢板桩支护（第二道支撑设在+1位置） 确定钢板桩埋深

根据盾恩法求桩的入土深度

由公式γkaH(hi+t)=γ(Kp-Ka)t2 整理得: (Kp-Ka)t2-Hkat-Hkahi=0 代入相关数据得：

(1.32-0.91)t2-3.5×0.91t-3.5×0.91×1.5=0

解得：t=9.09m

故要求钢板桩总长度：L=4.5+9.09=13.59m,取L=15m，入土深度10.5米，安全系数为1.17。

Ea11paDh115.56h1(h1)7.7814141524.9KN/m 22钢板桩底B'基坑底面tτA'tγkptγka(ΣHi+t)tH

Ep1ppDh9.4110.510.51.21245KN/m 2按简支梁计算，假定横梁承受相邻两跨各半跨上的主动土压力： Rn=1/2PaD(hn+hn+1)

Rn：第n道支撑处所受压力强度 D：第n道支撑支点至板桩顶的距离 hn：第n道支撑支点至上一支点的跨度 hn+1：第n道支撑支点至下一支点的跨度

则第一道支撑反力为15.6KN/m ，第二道支撑反力为264.3 KN/m，钢板桩弯矩为340KM.m（B点位置） C、工况三

底板已施工完成（即60cm砼封底），此时拆除第二道支撑（第二道支撑设在+1位置）将封底砼看作一道支撑，则按1/2分担法计算2道支撑结构内力（根据《深基坑工程设计施工手册》P294）。则第一道支撑反力为15.6KN/m ，第二道支撑反力为70KN/m，第三道支撑（即封底）反力为194.5 KN/m 由计算可知钢板桩受力最大M=340KM.m

M=150 MPa，满足要求 W(3)基坑底部的隆起验算

主动土：Nq=eπtgφtg2(45°+φ/2)=1.27 KN（深基坑工程设计施工手册公式2.8-11）

被动土：Nc=(Nq-1)/tgφ=5.95 KN 故抗隆起安全系数

Ks =(γtNq+cNc)/[γ (H+t)] （深基坑工程设计施工手册公式2.8-10） =(17.1×10.5×1.27+9.2×5.95)/[17.1×14] =1.18>1.1 满足要求

（3）基坑底管涌验算(按水中墩验算) 根据不发生管涌条件：

K=（h＇+2t）r＇/ h＇rw≥1.5 简明施工计算手册公式3-40

h＇---地下水位至坑底的距离，施工水位取+3米 t-----板桩入土深度，取10.5米

r＇=rs-rw=17.1-10.0=7.1 KN/m3, t=9m h＇=3.5m rw=10.0 KN/m3 则K=(3.5+2×10.5) ×7.1/3.5×10 =5＞1.5

满足要求，不会发生管涌。 （5）型钢支撑计算

根据上述计算，可得内支撑的最大荷载：T265kN/m。

板桩四周的分配粱及内支撑分别选用双拼40型钢，其单根截面特性分别为：

Wx2000cm3,Ix21720cm4,Smax631.2cm3，A86.1cm2 ，i15.9cm；

计算：

杆1：最大弯矩,Mmax530kNm；最大剪力，Vmax530kN；

最大轴力，Tmax530kN。

最大弯应力为：

MMmax530106132.5Mpa[]170MPa 3WX2200010最大剪应力为：

VmaxSmax530103631.2103V73.34MPafV125MPa

Ixtw2172010410.52最大压应力为：

NN53010330.8MPaf170MPa A286.1102

强度计算：

21(MN)23V(132.530.8)2373.342

207MPa[]215MPa

稳定性验算：

1NM　1[] Am2Wm =30.8+132.5×0.83=141＜0.97×170=165MPa

经以上计算基坑内支撑系统满足施工要求。