等值梁法在钢板桩支护设计中的应用

钢梁支护方案设计中的创新技术与应用案例摘要：钢梁支护方案设计在现代建筑工程中起到至关重要的作用。

本文旨在介绍钢梁支护方案设计中的创新技术，以及一些相应的应用案例。

通过对这些创新技术和应用案例的介绍，我们可以更好地了解钢梁支护方案设计的发展趋势和未来可能的应用领域。

1. 引言在建筑工程中，钢梁支护方案设计是确保建筑结构稳定性和安全性的重要环节。

为了满足复杂工程环境的需求，工程师们不断在钢梁支护方案设计中引入创新技术。

下面将介绍两个创新技术及其应用案例。

2. 埋肩式钢梁支护技术埋肩式钢梁支护技术是一种将钢梁嵌入砼结构中的创新方案。

通过埋肩式支护，可以有效提高钢梁与砼结构的连接强度，增强整个结构的承载能力。

这种技术的应用案例之一是某高层建筑的钢梁支护方案设计。

通过采用埋肩式支护技术，工程师成功解决了高层建筑存在的结构不稳定性问题，并确保了建筑的安全性和可靠性。

3. 高强度钢板支撑系统高强度钢板支撑系统是一种结构简单、施工方便且强度高的创新技术。

通过将高强度钢板嵌入地基土层中，并与钢梁相连接，可以有效增强钢梁支护结构的抗震和抗滑能力。

一个应用案例是某地铁隧道工程的钢梁支护方案设计。

通过采用高强度钢板支撑系统，工程师成功解决了地铁隧道工程中的地质灾害问题，确保了隧道工程的安全施工和运营。

4. 创新技术的优势与挑战尽管创新技术在钢梁支护方案设计中具有广阔的应用前景，但也面临着一些挑战。

首先，创新技术的研发和应用需要专业工程师的支持和配合。

其次，创新技术的成本较高，需要投入大量的资金和资源。

最后，创新技术可能面临法律和规范的限制，需要与相关部门进行合作和沟通。

5. 结论钢梁支护方案设计中的创新技术对于提高工程质量和安全性具有重要意义。

本文介绍了两个创新技术及其应用案例，即埋肩式钢梁支护技术和高强度钢板支撑系统。

这些创新技术通过提高钢梁连接强度和整体抗震性能，在实际工程中取得了良好效果。

然而，创新技术的应用仍面临着一些挑战，需要进一步研究和改进。

等值梁法在深基坑支护设计中的应用
深基坑支护设计是建筑工程中的一个重要环节，其设计的合理性直接影响到工程的安全性和施工效率。

等值梁法是一种常用的基坑支护设计方法，其应用广泛，效果显著。

等值梁法是一种基于弹性力学原理的计算方法，其基本思想是将基坑支护结构看作一系列等效的梁，通过计算这些等效梁的受力情况，来确定基坑支护结构的稳定性和安全性。

等值梁法的优点在于计算简单、精度高、适用范围广，因此被广泛应用于深基坑支护设计中。

在深基坑支护设计中，等值梁法的应用主要包括以下几个方面：
1.确定支撑结构的类型和参数。

等值梁法可以通过计算支撑结构的等效梁的受力情况，来确定支撑结构的类型和参数，从而保证支撑结构的稳定性和安全性。

2.确定支撑结构的布置方案。

等值梁法可以通过计算支撑结构的等效梁的受力情况，来确定支撑结构的布置方案，从而保证支撑结构的合理性和施工效率。

3.确定基坑开挖深度和斜率。

等值梁法可以通过计算支撑结构的等效梁的受力情况，来确定基坑开挖深度和斜率，从而保证基坑开挖的稳定性和安全性。

4.确定基坑支护结构的稳定性和安全性。

等值梁法可以通过计算支撑结构的等效梁的受力情况，来确定基坑支护结构的稳定性和安全性，从而保证基坑支护结构的可靠性和安全性。

等值梁法在深基坑支护设计中的应用非常广泛，其计算简单、精度高、适用范围广，可以有效保证基坑支护结构的稳定性和安全性，提高施工效率，降低工程成本，是一种非常优秀的基坑支护设计方法。

钢板桩支护设计计算1 主要计算内容钢板桩支护设计中主要进行以下计算：(l）钢板桩内力计算。

(2）支撑系统内力计算。

(3）稳定性验算。

(4）变形估算。

各项计算内容又包含多个子项，下面逐个阐述其计算方法及步骤。

2 计算方法及步骤2.1 钢板桩内力计算对钢板桩进行内力分析的方法很多，设计时应根据支护的构造形式选择合适的分析方法，本文仅对等值梁法进行介绍，计算步骤如下。

(l）计算反弯点位置。

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y 处，则有：整理得：（1）式中，，——坑内外土层的容重加权平均值；H——基坑开挖深度；K a——主动土压力系数；K pi——放大后的被动土压力系数。

(2）按简支梁计算等值梁的最大弯矩和支点反力。

等值梁法计算简图如图1所示。

(3）计算钢板桩的最小人土深度。

由等值梁BG求算板桩的人土深度，取，则由上式求得(2)桩的最小人土深度：t0=y+x (3)如桩端为一般的土质条件，应乘以系数1.1～1.2 ，即t= （1.1～1.2）t0对于多层支点的支护体系，常采用等弯矩布置的形式以充分利用钢板桩的抗弯强度，减少支护体系的投人量。

其计算步骤为：a.根据所选钢板桩型号由以下公式确定最大悬臂长度h 。

（4）式中，f——钢板桩抗弯强度设计值；W——截面抗弯模量；、K a——同前b.根据表1确定各支撑跨度。

2.2 支撑系统内力计算多层支撑点布置见图2支撑内计算主要是分析围檩和撑杆（或拉锚）的内力，围檩为受均布荷载作用的连续梁，均布荷载的大小可按下式计算：（5）式中，q k——第k层围凛承受的荷载；H—―围檩至墙顶的距离；——相临两跨度值。

撑杆按偏心受压构件计算其内力即可，作用力为：（6）式中，——相临两支撑间距。

2.3 稳定性验算支护体系的稳定性验算是基坑工程设计计算的重要环节，主要包括整体稳定性分析、抗倾覆或踢脚稳定性分析、基底抗隆起稳定分析和抗管涌验算等。

(1）整体稳定性分析。

等值梁法在深基坑支护设计中的应用等值梁法是一种广泛应用于深基坑支护设计中的方法，它能够对基坑中各种结构组件的受力情况进行分析，从而为基坑的设计和施工提供可靠的依据。

下面，本文将围绕“等值梁法在深基坑支护设计中的应用”展开阐述，具体步骤如下：一、确定基坑的几何形状和边界条件在深基坑支护设计中，首先需要确定基坑的几何形状和边界条件，这是进行等值梁法计算的基础。

一般情况下，基坑的几何形状可以由工程师通过测量客观环境进行绘制，边界条件则包括基坑的地质条件、周边建筑物的影响等。

二、确定基坑结构的荷载特征及地基情况结构荷载是深基坑支护设计中的重要参数，它直接影响着基坑结构所受到的应力和变形。

在等值梁法计算中，需要准确地确定基坑结构所承担的荷载类型、大小和作用方式。

此外，还需要分析基坑周边土层和地基的情况，以便更好地刻画其支撑行为。

三、建立等效梁模型基于前两步的分析结果，可以建立基坑的等效梁模型，即将实际的结构体系抽象成一个个简化的等效梁，然后用梁理论进行分析。

一般情况下，等效梁的初始刚度是通过材料属性、截面形状等参数进行计算的。

四、进行等效梁计算等效梁计算是等值梁法设计的核心部分，主要是依据梁理论进行力学计算，从而得出结构体系的内力、耗能、变形等重要参数。

通过计算，可以更加准确地估算基坑中各个结构部件的受力情况，确保支撑结构的安全性和稳定性。

五、评估结构的稳定性和安全性最后，根据等效梁的计算结果，需要对基坑结构进行静力和动力的稳定性和安全性评估。

对于不足安全的结构，需要进行补强设计或调整参数，保证支撑结构的稳定性和安全性。

综上所述，等值梁法在深基坑支护设计中的应用是一个系统、复杂的过程，需要结合实际情况，科学合理地设计方案，确保工程的质量和安全。

同时，这也需要工程师具有扎实的理论知识和较为丰富的经验，才能在实践中发挥其最大的价值。

相当梁法和等值梁法是基坑支护结构内力计算中两种常用的计算方法。

相当梁法的基本原理是假定墙后土体完全处于郎肯主动状态，坑底以下墙前土体处于郎肯被动状态，将主动和被动土压力叠加后为零的点或弯矩为零的点简化为铰支座，并以支撑点作为支座，按连续梁求解墙体的弯矩和支承点的反力。

等值梁法是根据板桩入土深度与基坑深度比值的大小，单支点板桩变形也不同，特别是入土部分。

将单支点板桩分成自由支承单支点板桩和嵌固支承单支点板桩。

这种板桩为单支点嵌固板桩，其在一定深度D点以下的弯矩为零。

将梁AD在反弯点C处截断（因为C处弯矩为零），并设简单支承于截断处，则梁A'C'的弯矩与原梁AC段的弯矩相同，我们称A'C'为AC的等值梁。

通过求解等值梁A'C'的支座反力Rc，即梁C'D'的支座反力R'c，由此可求得C'D'梁的其他未知量。

从设计、施工浅谈钢板桩在支护工程中的应用瑞马(上海）摘要：随着钢板桩在建筑、市政、铁路、港口、码头等基础工程中的应用越来越广,本文作者结合工程实例从设计、施工角度阐述了其对钢板桩在支护工程中应用的一些体会、心得。

关键词：钢板桩;支护工程;设计；施工钢板桩是一种带锁口的型钢板桩，可以利用振动锤或植桩机将其压入地下构成连续的板墙,作为基坑施工的支护结构。

钢板桩支护结构通常由钢板桩和必要的支撑或拉锚体系组成，以抵抗外侧荷载.因钢板桩结构质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快等优点,近年来在国家基础建设、城市建设的快速发展下，钢板桩在基础工程支护施工中也得到了广泛应用。

本文结合我公司近年来钢板桩支护工程实例，从设计、施工角度对钢板桩在支护工程中的应用谈一些体会、心得.1 钢板桩作为支护结构的应用范围钢板桩按生产工艺分为冷弯薄壁钢板桩和热轧钢板桩两种类型.在工程建设中，冷弯钢板桩应用范围较狭窄，大多作为应用的材料补充，热轧钢板桩一直是工程应用的主导产品。

目前我国工程中应用的热轧钢板桩主要还是从日本、卢森堡等国外厂家进口，钢板桩截面形式主要有Ｕ型、Z型、直线型及组合型,而目前在国内工程应用中主要以U型钢板桩为主。

钢板桩因其质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快等优点正在各领域基础工程支护施工中迅速得到推广，并逐渐取代部分传统基坑支护方法。

但钢板桩作为支护结构也并非适用于所有基坑支护施工，还得根据实际工程内外部环境并综合考虑施工环境、工期、造价等因素进行比选，笔者认为钢板桩作为支护结构在以下几种条件的工程项目中应用更有优势。

（1）基坑周边环境复杂、施工环保要求高、施工作业面小。

例如某些位于城市市中心或拟施工基坑周边相邻建筑间距较小的项目，采用传统支护工法（如地下连续墙法、钻孔灌注桩法、ＳMＷ工法等）需要较大的机械作业及材料堆放场地，且施工过程中会产生泥浆、污水等污染物及噪音。

浅谈等值梁法在基坑支护设计中的应用摘要：极限平衡法、弹性地基梁法及有限元法是目前计算地下支护结构内力的经典方法。

其中极限平衡法中的等值梁法由于其模型简单、便于计算、安全性高，在我国工程界有着广泛的应用。

关键词：等值梁法基坑支护桩锚支护土压力1、等值梁法的基本假定及应用范围作为经典计算方法的等值梁法易于建模，计算简捷，可靠性高，所以在我国工程界应用广泛。

在分阶段计算多支撑结构内力时，引入了三点基本假设：1 不考虑设支撑前墙体已产生的位移；2 假定支撑为不动铰支座；3 下层支撑设置后，上层支撑的支撑力不变。

从上述假定不难看出，等值梁法是一种不考虑土与机构变形的近似计算方法，这是它与环境条件较好的二类基坑，多支点结构尽量不用。

2、等值梁法的基本原理[1]（以单支点板桩为例）单支点桩根据桩底端嵌固深度的不同分为两种情况：一种是入土较浅时，桩底端可视为自由端支撑；另一种埋深较大时，可视为嵌固形式即固定端支撑。

下面就俩种不同的形式作一介绍：(1)支护桩入土深度较浅，支护桩根前的被动土压力全部发挥，此时桩体处于极限平衡状态。

锚与桩底间的跨间正弯矩较大，桩入土深度较浅，桩前被动土压力只有在土有相当的变形时才能产生，因此桩底端可能产生位移。

（2）支护桩入土深度增加，桩根前后都出现被动土压力，支护桩在土中处于嵌固状态，上端锚索相当于简支，下端入土部分相当于嵌固，它的跨间正弯矩相对减小，并出现一个相反的负弯矩，其值小于跨间正弯矩。

该状态的桩虽然加长，但弯矩减小，可以选择较小的断面，同时因入土加深，比较安全可靠。

在实际设计中常采用此模式。

前一种情况采用静力平衡法即可求解，不再赘述。

第二种情况的计算模型如下图：ac为一梁，c端嵌固，另一b端简支。

弯矩图在d点发生转变。

若将ac梁在反弯点d处断开，并在d点设一自由支撑，形成ad梁则该段的弯矩图同整梁一样，即ad梁为ac梁上ad段的等值梁。

对于下端为弹性支承的单支撑挡墙其净土压力零点与弯矩零点位置很接近，因此可在压力零点处将板桩划开作为两个相连的简支梁来计算。

基坑支护计算（等值梁法）
一、设计资料
1、基坑参数 基坑底标高:-10.00 m
水土算法:水土合算 规范选择:基坑支护规范(JGJ120-2012) 开挖前设置背拉锚:否 板桩背面需要降水:否 板桩开挖侧需要降水:否 挖沟深度:0.5 m 2、荷载参数 面荷载参数q:10.00 kPa 面荷载宽度B:2.00 m 面荷载边距A:1.00 m 3、支护信息 支护类型:地下连续墙或钢板桩 混凝土级别:25 钢筋级别:HRB400(RRB400) 桩直径(连续墙厚):1000.00 mm 桩间距:1.10 m 用户定义的EI:190000.00 kN.m 支护结构深入基坑底:11.00 m
m 法地基系数:12000.00 kN /m 4
基坑开挖信息表
地质资料信息表 A
B
q ±0.0
S
-10.00m
-7.00m
-4.00m
-1.00m
-12.00m
-9.00m -6.00m
-3.00m
D
二、计算结果
开挖阶段= 1 开挖基底标高= -3.00
开挖阶段= 2 开挖基底标高= -6.00
开挖阶段= 3 开挖基底标高= -9.00
开挖阶段= 4 开挖基底标高= -10.00。

钢板桩支护分析和稳定计算摘要：现以天津干线天津4段输水箱涵为例，介绍了基坑开挖钢板桩垂直支护的设计，根据钢板桩的实际受力状况建立力学模型，通过理论计算，确定钢板桩的实际受力及支护结构的稳定性，以确保支护结构的精确性和安全性，从而满足工程施工需要。

着重从作用于板桩上的土压力强度及压力分布、计算反弯点位置、计算反弯点位置计算钢板桩的最小入土深度、钢板桩稳定性验算等几个方面进行理论计算分析。

此外还简单介绍了钢板桩的施工工艺和方法，及在施工过程中的注意事项。

在工程施工过程中密切关注钢板桩位移情况，通过测量人员定期对钢板桩位移进行测量观测，进行统计分析得出钢板桩位移距离均在允许范围之内。

受力分析和安全稳定计算为钢板桩施工提供有利的理论基础，为了输水箱涵顺利施工奠定了基础。

关键词：钢板桩；受力；支护；设计；分析Steel sheet pile supporting analysis and stability calculationYang ShiguoAbstract: now in Tianjin Tianjin Trunk 4 water box culvert for example, introduces the excavation sheet pile vertical bracing design for steel sheet pile, according to the actual stress condition of establishing mechanical model, through theoretical calculation, to determine the actual stress of steel sheet pile and the stability of supporting structure, in order to ensure that the supporting structure accuracy and safety, so as to meet the need of project construction. Emphasize from acting on the pile soil pressure on the strength and stress distribution, calculation of inflection point position, calculation of inflection point position calculation of minimum depth of steel sheet pile, steel sheet pile checking computations of the stability of several aspects such as the theoretical calculation analysis. In addition also simply introduced the steel sheet pile construction technology and method, and the matters needing attention during the construction. In the course of project construction pay close attention to the problem of steel sheet pile displacement, by measuring the staff regularly on steel sheet pile displacement observation, statistical analysis of steel plate pile displacement distance are within the scope of the permit. Stress analysis and security stability calculation for steel sheet pile construction to provide a favorable theoretical basis, in order to water box culvert construction laid a foundation.Key words: steel sheet pile; stress; support; design; analysis of1 引言由于多数水利施工单位一般进行野外施工，遇到须在边坡支护条件下开挖的情况较少，需支护的地段常常凭感觉或草率参照其他项目的支护方案，对基坑进行粗略支护。

考虑施工过程的等值梁法在基坑设计中的应用芦友明;姜安龙;邱明明【摘要】随着城市建设的不断发展,深大基坑不断涌现,对深基坑支护结构进行可靠简便的设计计算显得十分重要.等值梁法以其原理明确、计算简便的优点而被广泛应用于实际工程中.文中以等值梁法为基础,考虑基坑施工过程,对某地铁车站基坑工程支护结构进行了较详细的设计计算,并与弹性地基梁法计算结果进行对比分析.计算结果表明:按文中方法确定的桩长较平面弹性地基梁法计算值大;两种方法计算的桩身最大弯矩基本吻合,但是三道支撑轴力计算值分别相差18.77％、33.00％、11.42％.建议在实际基坑工程设计分析时,可考虑墙土之间的摩擦作用及坑底被动区土压力作用以增强设计计算结果的可靠性和准确性.%With the growing development of city construction, deep-foundation trench excavation is constantly emerging. Simple and reliable design and calculation are of great importance to deep foundation pit supporting structure. Equivalent beam,method is widely used in practical projects for its clear principle and simple calculation. The passage gives a detailed design and calculation result to a foundation pit engineering supporting structure of subway station, based on equivalent beam method and considering the actual construction process. Compared with the result given by the elastic foundation beam method, the result shows that the calculated value of the pile length is larger using the former method., and maximum bending moment of pile body is consistent in two methods. But three way strut axial forces differ respectively by 18.77 %, 33.00 %, 11.42 %. It is suggested that the wall soil friction and den passive zone soil pressure should beconsidered in actual foundation pit engineering design and analysis to improve the reliability and accuracy of the result.【期刊名称】《江西理工大学学报》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】5页(P39-43)【关键词】深基坑;支护结构;等值梁法;比较分析【作者】芦友明;姜安龙;邱明明【作者单位】南昌航空大学土木建筑学院,南昌330063;南昌航空大学土木建筑学院,南昌330063;南昌航空大学土木建筑学院,南昌330063【正文语种】中文【中图分类】TU432城市建设的迅速发展，涌现出大量的深基坑工程，而且基坑工程向着“深、大、近、紧、难”的特点发展[1-3].在深基坑支护中，常常选择设置多道内支撑的型式来保证基坑施工安全.对于这种多支撑支护结构的设计计算目前计算方法较多，比如等值梁法、弹性地基梁法、有限元法、数值计算方法等，但这些方法计算的结果不尽相同，甚至相差很大[4-9].较为全面的计算方法是借助计算机的数值计算方法，但由于地下工程中结构-土体之间的相互作用，以及许多不确定因素的影响，使其能够精确的计算变得十分困难.同时，采用数值方法计算一般存在两个难点：一是建立完全符合实际情况的计算模型；二是土体参数输入不准确.这两个问题也进一步加大了数值计算的难度.在深基坑设计中，对支护结构进行常规简便的初步计算是十分必要的.等值梁法以其原理明确、计算简便的优点而被广泛应用于实际工程中.由于基坑施工过程是逐步开挖的，而等值梁法在计算过程中未考虑施工过程的影响，文中以某地铁车站深基坑工程为例，运用等值梁法并考虑施工过程求解多支撑支护结构，并与弹性地基梁法计算值进行对比分析.等值梁法，又称假想铰法[1].首先假定挡土结构弹性曲线反弯点即假想铰的位置.假想铰的弯矩为零，于是可把挡土结构划分为上下两段，即ac段和cb段.上部为简支梁，下部为一次超静定结构，这样即可按照弹性结构的连续梁来求解挡土结构内力.如图1（单支点情形）所示.多支撑基坑施工是先施工支护结构，再进行第一步开挖，施工至第一道支撑位置下一定距离后施做第一道支撑；然后进行第二步开挖并施做第二道支撑；依次重复以上施工步骤，直至开挖到坑底，具体施工步骤如图2所示.因此，在采用等值梁法计算多支撑支护结构时，应根据实际施工情况分阶段分层计算.（1）每层支撑施做后，支撑的受力和变形不受下一层土体开挖及支撑设置的影响. （2）分层开挖阶段，各步开挖深度均能满足下一层支撑施工的要求.（3）每层支撑施做后，支撑点按简支考虑.（4）各种逐层开挖工况下，近似地认为反弯点为土压力强度为零的位置[10-11]. （1）根据各土层物理力学参数，求出围护桩墙后所受的土压力强度值，并绘制土压力分布图，见图3.（2）求解第一层支撑B点支撑力TB，如图4.施做第一层支撑后，进行第二层土体开挖，开挖至第二层支撑下一定距离，此处就认为是坑底.由于第二层支撑还未施加，则开挖面以上的全部土压力EA均由第一层支撑TB和坑内被动区土压力Pd承担，O点为反弯点位置，即为土压力强度等于零的位置.对O点求矩即可解得第一层支撑力TB.（3）求解第二层支撑C点支撑力TC.按照上述计算原理求出桩墙后土压力值和反弯点位置，然后再求出TD.（4）依据上述计算步骤求出TD.若还有支撑，则用同样的方法求解其余各层支撑力TN.（5）根据各施工步力学模型，按等值梁法求解桩体嵌固深度及桩身内力.某地铁车站基坑工程，车站基坑总长467.2 m，总宽18.2～23.1 m，站台中心处开挖深度约15.51 m，覆土约2.5 m.场地周边均为菜地和水塘，标段场区内市政管线相对较多，均分布在既有道路两侧.根据基坑开挖深度及周边环境等情况，本基坑安全等级为二级.车站采用明挖顺筑法施工车站主体结构，支护结构采用钻孔灌注围护桩，桩外侧设三轴搅拌桩隔水帷幕，坑内沿竖向共设三道支撑，分别位于距桩顶0.50 m、6.00 m、11.00 m；第一道支撑水平间距为9 m，第二、三道支撑水平间距为3 m.根据车站地质勘察报告，场地地层由人工填土（Qml）、第四系全新统冲积层（）、下部为第三系新余群（Exn）基岩.按其岩性及其工程特性，自上而下依次划分为：①2素填土、②1粉质粘土、②2粉砂、②2-1淤泥质粉质粘土、②4中砂、②5粗砂、②6砾砂、⑤1强风化泥质粉砂岩、⑤2中风化泥质粉砂岩、⑤3微风化泥质粉砂岩，各层土质不均匀,风化岩起伏较大.场地地下水类型可分为上层滞水、松散岩类孔隙水、红色碎屑岩类裂隙孔隙水.基坑开挖深度范围内地下水主要为赋存于砂砾层中的孔隙潜水，水位变化主要由雨水和江水补给，地下水位位于地表以下4 m处.各土层的力学参数详见表1.本基坑拟施工步骤为：①开挖至冠梁梁底（地表以下2.0 m）后，施作冠梁及第一道支撑；②开挖至第二道支撑中心（地表以下7.5 m）处，开槽施作围檩及第二道支撑；③开挖至第三道支撑中心（地表以下12.5 m）处，开槽施作围檩及第三道支撑；④开挖至坑底后（地表以下16.10 m)，浇筑底板；⑤依次拆撑，并施作结构部分，最后顶板覆土回填.经典的土压力计算方法主要有朗肯土压力理论[12]和库伦土压力理论两种方法[13-14]，朗肯土压力因其原理明确、计算简单而被广泛应用.本设计采用朗肯土压力理论计算，土压力系数计算式如下：式（1）～式（2）中：kα为被动土压力系数；kp为被动土压力系数；φ为土的内摩擦角（°）.地下水位以上取土的自然重度，地下水位以下取土的饱和重度，水的重度取γw=10.0 kN/m3.在计算中为简化起见，土体参数选取标准段，按土层厚度取加权平均值.计算结果如表2.将表2中的参数分别代入式（1）、式（2），计算结果如表3.根据场地实际情况，地面超载标准段取为20 kN/m2；开挖过程中坑内地下水位降至设计基坑底面以下0.5 m；由于场地多为砂性土，土压力按照水土分算计算[14].各工况土压力分布如图5所示.由图5（a）、（b）、（c）计算土压力零点距离y值如表4所示.2.5.1 内支撑轴力计算根据等值梁法计算原理，由图5（a）、（b）、（c）可得各支撑轴力值如表5所示.2.5.2 桩身弯矩计算根据图5将桩体简化成连续梁，视各支座B、C、D点为固定端，土压力零点O点为铰支点，对连续梁进行分解，再按《建筑结构静力计算手册》[15]对AB段、BC 段、CD段、DO段进行端点弯矩求解.由于求得的固端弯矩存在不平衡性，因此再利用弯矩分配法对各固端弯矩进行分配，以达到平衡，得出桩身弯矩值如表6所示.在工程应用中，桩体下端的实际埋深应位于x以下,所以围护桩实际嵌固深度为：式（4）中：k为经验系数，一般取1.1～1.2.式（5）中：Pd为反弯点处的剪力（kN·m）；γ为土体重度（kN·m-3）；Kα为主动土压力系数；Kp为被动土压力系数.根据计算简图5（c），取k=1.2，则由式（3）、式（4）、式（5）可计算出桩嵌固深度及桩长，计算结果如表7.根据上述计算结果，以弹性地基梁法计算值为100%，各支撑轴力、桩长及桩身弯矩所占比例如表8所示.从表8可以看出，文中方法支撑轴力计算值与平面弹性地基梁法计算值相比，三道支撑轴力分别相差18.77%、33.00%、11.42%，以第一道和第三道支撑轴力最为相近.按文中方法确定的桩长约是平面弹性地基梁法计算值的1.5倍，主要是由于文中方法是按朗肯土压力理论计算，未考虑墙土之间的摩擦作用和发挥坑内被动区土压力的作用.两种方法计算的桩身最大弯矩最为吻合，仅相差0.7%，该弯矩值可以作为围护桩的设计值.（1）考虑施工过程等值梁法力学模型简单、计算原理明确、计算结果可靠度较高，可以为基坑支护结构初步设计提供参考.（2）运用考虑施工过程的等值梁法对多支撑支护结构进行设计计算，可得出用于工程实践的设计结果；同时不可忽视墙土间摩擦力对土压力的影响，在具体工程中要根据实际情况确定合理的墙土间的摩擦角，以修正被动土压力系数，充分发挥被动区土压力的作用.（3）在基坑施工过程中，支护结构和坑外土体会发生位移，建议对基坑、周围建筑物及地下管线进行动态变形监测，以及时掌握变形情况并采取合理的控制措施. （4）考虑施工过程的等值梁法，是一种较简便、快速的计算方法，因而不能完全考虑诸如桩体刚度、桩身位移及被动区土体抗力参数等影响因素，而这些参数对桩后土压力的重分布及支护结构内力有较大影响.因此，该方法还需在工程实践中进一步完善.【相关文献】[1]刘国彬,王卫东.基坑工程手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2009:147-182.[2]刘国彬,侯学渊,黄院雄.基坑工程发展的现状与趋势[J].地下空间,1998,18(5):400-412.[3]龚晓南.关于基坑工程的几点思考[J].土木工程学报,2005,38(9):99-102.[4]邱明明,姜安龙,李波.单支点排桩围护结构土压力零点位置的分析[J].南昌航空大学学报,2012,26(2):101-105.[5]杨光华.深基坑支护结构的实用计算方法及其应用[J].岩土力学,2004,25(12):1885-1902.[6]谢猛,侯克鹏,傅鹤林.等值梁法在深基坑支护设计中的应用[J].土工基础,2008,22(1):14-17.[7]王卫东,王建华.深基坑支护结构与主体结构相结合的设计、分析与实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:156-257.[8]胡荣光,魏丽敏.入土深度和预加力对基坑支护结构变形及内力的影响[J].铁道建筑,2007:80-82.[9]朱建新,付玉华.排桩-单支撑支护结构优化设计及应用[J].江西理工大学学报,2004,25(1):58-61.[10]朱丽霞.基于等值梁法的基坑支护设计[J].土工基础,2010,24(6):42-45.[11]JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程[S].[12]东南大学等四校合编.土力学[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:172-182.[13]陈仲颐,周景星.土力学[M].北京:清华大学出版社,2007:201-207.[14]李广信.基坑支护结构上水土压力的分算与合算[J].岩土工程学报,2000,22(3):348-352.[15]《建筑结构静力计算手册》编写组.建筑结构静力计算手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1998:183-192.。

等值梁法在基坑设计施工中的应用由于现代的建筑不断朝向高层发展，基坑的面积和深度也随之增加，基坑工程的难度也随之提升。

设计计算基坑结构内力的方式也不断的在更新，有m法、有限元法、等值梁法、数值计算法以及弹性地基梁法等。

这就带来一个新的问题，在设计中到底使用哪一种方法？因为每一种方法得出的结果都不一样，有些甚至相差较大，并且各自拥有不同的优缺点。

计算机数值法虽然计算全面，但是受到不确定因素的影响较大，计算结果的精确度不高；数值法的计算过程也有很多问题。

等值梁法以其计算简洁、原理清晰而被设计者们广泛利用。

一、等值梁法的计算原理（一）等值梁法的假定应用范围等值梁法在对多支撑结构内力进行分段计算时，引用了几种基本假设：首先是不考虑支撑墙体发生的位移；二是假定不动铰的位置；三是在设置下半部分的支撑之后，假定上半部分的支撑力量不变。

（二）等值梁法的运用原理等值梁法又叫做假想铰法，在其运用过程中，首先需要假设假想铰的位置，也就是挡土结构弹性曲线反弯点的位置。

当假设其弯距为零时，即可将挡土结构划分为上、下两部分，其中上半部为简支梁，下半部为超静定结构，确定之后就可以根据弹性结构的相关定理解出挡土的结构内力。

由于多支撑的基坑施工程序是先进行开挖，直至到第一道支撑的位置之下，并保持一定的距离之后，再开始第二步的开挖以及进行第二道的支撑。

往后再重复这样的工序。

所以，使用等值梁法对多支撑的支护结构力进行计算时，需要按照实际的工程需要，结合施工进程进行分阶段以及分层次的计算。

（三）基本的计算步骤1、根据各个土层的物理力学参数的不同，计算出在圍护桩墙之后土层所受的压力值，并根据需求绘出压力分布图。

2、求出分层中首层支撑点的力度。

在进行一层支撑完毕之后，开挖第二层的土体，直到挖到一定距离后，确定坑底。

但是因为此时未进行第二层的支撑，那么坑底以上的土体压力就由第一层和被动区支撑。

3、求出第二层的支撑点的力，利用相关的计算原理算出围护桩墙之后土压力值所在的反弯点的位置，如果还有支撑，那么并继续求出下一个点的力度。

《简明施工计算手册》（第三版）板桩支护类型与打入深度计算打入深度计算一、支护类型与荷载板桩是在深基坑开挖时打入土中，用来抵抗图和水所产生的水平压力，并依靠它打入土内的水平阻力，以及设在钢板桩上部的拉锚或支撑来保持其稳定。

板桩使用的材料有木材、钢筋混凝土、钢材等，其中钢板桩由于强度高，打设方便，应用最为广泛。

板桩的支护形式，根据基坑挖土深度、土质情况、地质条件和相邻近建筑、管线的情况，可选用悬臂式、单锚（支撑）式或多锚（支撑）式等。

作用在板桩上的土侧压力，与土的内摩擦角ϕ、黏聚力c和重度γ有关，应由工程地质勘查报告提供，如基坑内打桩降水后，土质有挤密、固结或扰动情况，应作调整，或再进行二次勘查测定。

如土质不同时，应分层计算土侧压力，对于不降水一侧，应分别计算地下水位以下的土侧压力和水对=板桩的侧压力。

地面荷载包括静载（堆土、堆物等）和活载（施工活载、机械及运输汽车等），按实际情况折算成均布荷载计算。

二、悬臂式板桩悬臂式板桩是指顶端不设支撑或锚杆，完全依靠打入足够的深度来维持其稳定性的板桩。

悬臂式板桩的如图深度和最大弯矩的计算，一般按以下方法步骤进行：1、试算确定埋入深度t1。

先假定埋入深度t1，然后将净主动土压力acd 和净被动土压力def 对e 点取力矩，要求由def 产生的抵抗力矩大于由acd 所产生的倾覆力矩的2倍，即使防倾覆的安全系数不小于2；2、确定实际所需入土深度。

将通过试算求得的t1增加15%，以确保板桩的稳定；3、求入土深度t2处剪力为零的点g，通过试算求出g 点。

该店净主动土压力acd 应等于净被动土压力dgh；4、计算最大弯矩。

此值应等于acd 和dgh 绕g 点的力矩之差值；5、选择板桩截面。

根据求得的最大弯矩和板桩材料的容许应力（钢板桩取钢材屈服应力的1/2），即可选择板桩的截面、型号。

对于中小型工程，长4m 内悬臂板桩，如土层均匀，已知土的重度γ、内摩擦角ϕ、和悬臂高度h，亦可参靠表4-12来确定最小入土深度tmin 和最大弯矩Mmax图1 悬臂式板桩计算简图三、单锚浅埋式钢板桩与单锚深埋式钢板桩单锚板桩按入土深度的深或浅，分别以下两种计算方法：1、单锚浅埋板桩计算假定上端为简支，下端为自由支撑。

钢板桩支护设计浅析摘要：本文根据钢板桩围护的实际受力状况建立力学模型钢板桩的受力分析，结合某跨江大桥主墩8号墩地质情况，通过理论计算确定钢板桩围护的实际受力，并通过实际施工情况验证该方法的可行性，从而使钢板桩围护满足工程需要。

关键词：钢板桩；设计abstract: in this paper, according to the actual stress of steel sheet pile wall stress condition of establishing mechanical model of steel sheet pile analysis, combined with the main pier of a bridge pier no. 8 geological conditions, is determined through the theoretical calculation and the actual stress of steel sheet pile wall, and the feasibility of this method is verified by the actual construction, so as to make the steel sheet pile retaining meet engineering requirements.keywords: steel sheet pile; design 中图分类号：u455.7文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2013）1.前言某跨江桥引桥承台基坑开挖深度超过5m，开挖处均淤泥质土，基坑周边稳定性极差；基坑临近当地排洪渠，此渠宽度约30m，两侧护坡采用5cm厚混凝土预制砖铺砌，水面受涨落潮响，高潮水位时，水面高程接近基坑顶。

为保证承台施工安全，设计钢板桩围护进行基坑围护。

本文根据钢板桩围护的实际受力状况建立力学模型钢板桩的受力分析，结合某跨江大桥主墩8号墩地质情况，通过理论计算确定钢板桩围护的实际受力，并通过实际施工情况验证该方法的可行性，从而使钢板桩围护满足工程需要。

板桩支护设计计算参照《简明施工计算手册》1、支护类型与荷载板桩是在深基坑开挖时打入土中，用来抵抗图和水所产生的水平压力，并依靠它打入土内的水平阻力，以及设在钢板桩上部的拉锚或支撑来保持其稳定。

板桩使用的材料有木材、钢筋混凝土、钢材等，其中钢板桩由于强度高，打设方便，应用最为广泛。

板桩的支护形式，根据基坑挖土深度、土质情况、地质条件和相邻近建筑、管线的情况，可选用悬臂式、单锚（支撑）式或多锚（支撑）式等。

作用在板桩上的土侧压力，与土的内摩擦角ϕ、黏聚力c 和重度γ有关，应由工程地质勘查报告提供，如基坑内打桩降水后，土质有挤密、固结或扰动情况，应作调整，或再进行二次勘查测定。

如土质不同时，应分层计算土侧压力，对于不降水一侧，应分别计算地下水位以下的土侧压力和水对=板桩的侧压力。

地面荷载包括静载（堆土、堆物等）和活载（施工活载、机械及运输汽车等），按实际情况折算成均布荷载计算。

2 桩墙支护结构内力计算2.1 悬臂式支护结构上部为自由端。

1） 设入土深度为 t 1 ：0.2/≥aa pa M M（使抵抗弯矩大于倾覆弯矩的2倍， 即使防倾覆的安全系数不小于2。

）)]t (31[2t 311a 1p +=H E E 其中：21p21rt K E p =Ka ——主动土压力系数 ）（245tg K o 2a ϕ-= a a K t H r E 21)(21+=Kp ——被动土压力系数 ）（245tg K o 2p ϕ+= 为了确保板状的稳定1)2.1~1.1(t t ⋅=2） 求入土深度 t2 处剪力为零的点a p E E =即：222)(21212t H rK t rK a p += 可解得 t2 ，即入土深度t2处，剪力为零，弯矩最大：)](31*)(21[-)t 31*r 21M 22222max 2t H t H rK t K a p ++=（ 根据求得的最大弯矩和板桩材料的容许应力（钢板桩取钢材屈服应力的1/2）， 即可选择板桩的截面、型号。