悬臂钢筋混凝土排桩支护结构设计计算书

基坑悬臂式钢板桩的计算方法有很多，包括静力平衡法、Blum法、平行杆系弹性支点法、杆系有限单元法、共同变形法和有限单元法等。

具体来说，悬臂式板桩的稳定性和计算荷载的确定是重要的一环，这需要参照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）和《土力学与地基基础》等资料进行编制。

例如，悬臂支护结构设计计算书会包括参数信息，如支护桩间距、支护桩嵌入土深度、基坑开挖深度和基坑外侧水位深度等。

同时，悬臂式排桩支护的计算还需要考虑诸如深度z处桩的横向位移值、深度z处桩侧向应力、深度z处转角、深度z处的弯矩以及深度z处的剪力等因素。

此外，对结构的弯矩计算也是关键步骤，例如计算出悬臂式支护结构弯矩Mc，最大挠度以及截面弯矩设计值M等。

最后，还需要进行截面承载力的计算，包括材料的强度计算等。

以上所有的计算过程都需要严格遵循相关规范，确保安全且符合设计要求。

第二部分支护结构的设计计算一、AB段支护本设计标高皆为绝对标高（吴淞高程）。

自然地面标高为12.0m，基坑开挖面绝对标高以底板垫层底标高计为6.7m，基坑挖深为5.3m。

地下水位按稳定地下水位埋深0.5m考虑。

地面均布超载按20kPa考虑，道路超载按10kPa考虑。

基坑安全等级按“二级”考虑，重要性系数Υ0＝1.0。

设计采用灌注桩进行支护。

----------------------------------------------------------------------[ 支护方案 ]----------------------------------------------------------------------排桩支护----------------------------------------------------------------------[ 基本信息 ]----------------------------------------------------------------------规范与规程《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012内力计算方法增量法支护结构安全等级二级支护结构重要性系数γ0 1.00基坑深度H(m) 5.300嵌固深度(m)7.200桩顶标高(m)-1.000桩材料类型钢筋混凝土混凝土强度等级C30桩截面类型圆形└桩直径(m)0.800桩间距(m) 1.000有无冠梁无放坡级数1超载个数2支护结构上的水平集中力0----------------------------------------------------------------------[ 放坡信息 ]----------------------------------------------------------------------坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数1 1.000 1.000 1.000----------------------------------------------------------------------[ 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)130.000---------------210.0000.00015.00010.000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3坑内加固土否内侧降水最终深度(m) 5.800外侧水位深度(m) 1.000弹性计算方法按土层指定ㄨ弹性法计算方法m法基坑外侧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粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1杂填土0.3018.0---10.0015.002杂填土 5.5018.48.418.0010.003粘性土14.0019.59.5------层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(kPa) 118.0---------m法 2.28---218.018.0010.00合算m法 2.80---355.044.6016.40合算m法8.20---[ 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杂填土分算 1.000 1.000 1.000 1.00010000.000 2杂填土合算 1.000 1.000 1.000 1.00010000.000 3粘性土合算 1.000 1.000 1.000 1.00010000.000 [ 工况信息 ]工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖 5.300---[ 设计结果 ]---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]---------------------------------------------------------------------- 各工况：内力位移包络图：地表沉降图：----------------------------------------------------------------------[ 截面计算 ]----------------------------------------------------------------------钢筋类型对应关系：d-HPB300,D-HRB335,E-HRB400,F-RRB400,G-HRB500,P-HRBF335,Q-HRBF400,R-HRBF500桩是否均匀配筋是混凝土保护层厚度(mm)50桩的纵筋级别HRB400桩的螺旋箍筋级别HPB300桩的螺旋箍筋间距(mm)200弯矩折减系数 1.00剪力折减系数 1.00荷载分项系数 1.25配筋分段数一段各分段长度(m)11.50[ 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)0.000.000.000.001基坑外侧最大弯矩(kN.m)387.96290.22484.96484.96最大剪力(kN)149.28130.39186.60186.60段选筋类型级别钢筋实配[计算]面积号实配值(mm2或mm2/m)1纵筋HRB40012E224562[4307]箍筋HPB300d8@200503[895]加强箍筋HRB335D16@2000201----------------------------------------------------------------------[ 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滑裂面数据整体稳定安全系数 K s = 2.852圆弧半径(m) R = 16.258圆心坐标X(m) X = -0.022圆心坐标Y(m) Y = 9.037----------------------------------------------------------------------[ 抗倾覆稳定性验算 ] ----------------------------------------------------------------------抗倾覆安全系数:M p——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。

悬臂式排桩支护的计算首先，悬臂式排桩支护的计算需要考虑以下几个要素：施工荷载、土壤力学参数、桩材质及受力状况、抗弯能力、刚度分析等。

1.施工荷载：施工过程中，排桩支护需要承受土壤压力、地下水压力、施工机械力等荷载。

根据施工荷载的大小和分布，可以计算出排桩支护的总荷载。

2.土壤力学参数：土壤力学参数是进行排桩支护计算的重要依据。

通过对工程现场进行土壤试验，测定土壤的强度参数、压缩性参数等，并进行土壤分类。

3.桩材质及受力状况：悬臂式排桩支护通常选择钢筋混凝土桩作为支护材料。

根据桩的受力状态，分析桩的截面特性，计算桩的抗弯能力和抗剪能力。

4.抗弯能力：排桩支护的抗弯能力是支护结构稳定的重要因素。

根据桩的截面尺寸和钢筋配筋，通过弹塑性分析或有限元分析，计算桩的弯矩和应力。

5.刚度分析：悬臂式排桩支护的刚度分析是为了确定桩与桩之间的相互作用和桩与土壤之间的相互作用。

通过刚度分析，可以计算出支撑系统的刚度矩阵和位移矩阵，确定主动桩和被动桩的受力情况。

6.桩身稳定性：悬臂式排桩支护的桩身稳定性是影响支护效果的关键因素。

根据施工荷载、土壤条件、桩的截面尺寸等参数，计算桩的稳定性，包括桩身的抗倾覆稳定性和侧推稳定性。

综合以上要素，可以进行悬臂式排桩支护的计算。

根据工程的实际情况和需求，可以分析桩的布置形式、桩的数量、桩的直径和间距，以及桩顶和桩底的刚度特征等。

通过理论计算和数值仿真，可以得到排桩支护的稳定性和安全性评估。

需要注意的是，悬臂式排桩支护的计算是一个复杂的过程，需要考虑众多的参数和因素。

因此，在进行计算前，需要综合考虑工程的实际情况和参数的精确性，进行合理的假设和边界条件确定。

悬臂式排桩支护的计算是地下工程设计中的重要环节，合理的设计能够确保施工的安全和高效。

通过科学的计算方法和有效的分析手段，可以得到合理的支护方案，提高施工的质量和效益。

因此，对于工程设计人员和施工人员来说，掌握悬臂式排桩支护计算的方法和技巧，具有重要的意义。

悬臂支护结构设计计算书计算依据：1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20122、《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》一、参数信息1、基本参数2、土层参数饱和土重度水土分算土层类型土厚度h(m) 土重度γ(kN/m3) 粘聚力c(kPa) 内摩擦角φ(°)γsat(kN/m3)填土 1 18 12 15 20 否粘性土 4 18 25 25 22 是粘性土 6 20 30 30 22 是3、荷载参数4、计算系数二、土压力计算土压力分布示意图附加荷载布置图1、主动土压力计算1）主动土压力系数K a1=tan2(45°- φ1/2）= tan2(45-15/2)=0.589；K a2=tan2(45°- φ2/2）= tan2(45-15/2)=0.589；K a3=tan2(45°- φ3/2）= tan2(45-15/2)=0.589；K a4=tan2(45°- φ4/2）= tan2(45-25/2)=0.406；K a5=tan2(45°- φ5/2）= tan2(45-25/2)=0.406；K a6=tan2(45°- φ6/2）= tan2(45-30/2)=0.333；2）土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：0-0.5mH1'=[∑γ0h0+∑q1]/γi=[0+20]/18=1.111mP ak1上=γ1H1'K a1-2c1K a10.5=18×1.111×0.589-2×12×0.5890.5=-6.64kN/m2P ak1下=γ1(h1+H1')K a1-2c1K a10.5=18×(0.5+1.111)×0.589-2×12×0.5890.5=-1.339kN/m2 第2层土：0.5-0.8mH2'=[∑γ1h1+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γi=[9+20+16.667]/18=2.537mP ak2上=γ2H2'K a2-2c2K a20.5=18×2.537×0.589-2×12×0.5890.5=8.478kN/m2P ak2下=γ2(h2+H2')K a2-2c2K a20.5=18×(0.3+2.537)×0.589-2×12×0.5890.5=11.659kN/m2 第3层土：0.8-1mH3'=[∑γ2h2+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γsati=[14.4+20+16.667]/20=2.553mP ak3上=γsat3H3'K a3-2c3K a30.5=20×2.553×0.589-2×12×0.5890.5=11.655kN/m2P ak3下=γsat3(h3+H3')K a3-2c3K a30.5=20×(0.2+2.553)×0.589-2×12×0.5890.5=14.011kN/m2 第4层土：1-2mH4'=[∑γ3h3+∑q1+∑q1b1/(b1+2a1)]/γsati=[18.4+20+16.667]/22=2.503mP ak4上=[γsat4H4'-γw(∑h3-h a)]K a4-2c4K a40.5+γw(∑h3-h a)=[22×2.503-10×(1-0.8)]×0.406-2×25×0.40 60.5+10×(1-0.8)=-8.314kN/m2P ak4下=[γsat4(H4'+h4)-γw(∑h3-h a)]K a4-2c4K a40.5+γw(∑h3-h a)=[22×(2.503+1)-10×(2-0.8)]×0.406-2×25×0.4060.5+10×(2-0.8)=6.558kN/m2第5层土：2-5mH5'=[∑γ4h4+∑q1]/γsati=[40.4+20]/22=2.745mP ak5上=[γsat5H5'-γw(∑h4-h a)]K a5-2c5K a50.5+γw(∑h4-h a)=[22×2.745-10×(2-0.8)]×0.406-2×25×0.40 60.5+10×(2-0.8)=-0.213kN/m2P ak5下=[γsat5(H5'+h5)-γw(∑h4-h a)]K a5-2c5K a50.5+γw(∑h4-h a)=[22×(2.745+3)-10×(5-0.8)]×0.406-2×25×0.4060.5+10×(5-0.8)=44.403kN/m2第6层土：5-6mH6'=[∑γ5h5+∑q1]/γsati=[106.4+20]/22=5.745mP ak6上=[γsat6H6'-γw(∑h5-h a)]K a6-2c6K a60.5+γw(∑h5-h a)=[22×5.745-10×(5-0.8)]×0.333-2×30×0.33 30.5+10×(5-0.8)=35.478kN/m2P ak6下=[γsat6(H6'+h6)-γw(∑h5-h a)]K a6-2c6K a60.5+γw(∑h5-h a)=[22×(5.745+1)-10×(6-0.8)]×0.333-2×30×0.3330.5+10×(6-0.8)=49.474kN/m23）水平荷载临界深度：Z0=P ak4下h4/(P ak4上+ P ak4下)=6.558×1/(8.314+6.558)=0.441m；第1层土E ak1=0kN；第2层土E ak2=0kN；第3层土E ak3=0kN；第4层土E ak4=0.5P ak4下Z0b a=0.5×6.558×0.441×0.13=0.188kN；a a4=Z0/3+∑h5=0.441/3+4=4.147m；第5层土E ak5=h5(P a5上+P a5下)b a/2=3×(-0.213+44.403)×0.13/2=8.617kN；a a5=h5(2P a5上+P a5下)/(3P a5上+3P a5)+∑h6=3×(2×-0.213+44.403)/(3×-0.213+3×44.403)+1=1.995m；下第6层土E ak6=h6(P a6上+P a6下)b a/2=1×(35.478+49.474)×0.13/2=5.522kN；a a6=h6(2P a6上+P a6下)/(3P a6上+3P a6)=1×(2×35.478+49.474)/(3×35.478+3×49.474)=0.473m；下土压力合力：E ak=ΣE aki=0+0+0+0.188+8.617+5.522=14.327kN；合力作用点：a a=Σ(a ai E aki)/E ak=(0×0+0×0+0×0+4.147×0.188+1.995×8.617+0.473×5.522)/14.327=1.437m ；2、被动土压力计算1）被动土压力系数K p1=tan2(45°+ φ1/2）= tan2(45+25/2)=2.464；K p2=tan2(45°+ φ2/2）= tan2(45+30/2)=3；K p3=tan2(45°+ φ3/2）= tan2(45+30/2)=3；2）土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：4-5mH1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/18=0mP pk1上=γ1H1'K p1+2c1K p10.5=18×0×2.464+2×25×2.4640.5=78.486kN/m2P pk1下=γ1(h1+H1')K p1+2c1K p10.5=18×(1+0)×2.464+2×25×2.4640.5=122.838kN/m2 第2层土：5-5.2mH2'=[∑γ1h1]/γi=[18]/20=0.9mP pk2上=γ2H2'K p2+2c2K p20.5=20×0.9×3+2×30×30.5=157.923kN/m2P pk2下=γ2(h2+H2')K p2+2c2K p20.5=20×(0.2+0.9)×3+2×30×30.5=169.923kN/m2第3层土：5.2-6mH3'=[∑γ2h2]/γsati=[22]/22=1mP pk3上=[γsat3H3'-γw(∑h2-h p)]K p3+2c3K p30.5+γw(∑h2-h p)=[22×1-10×(1.2-1.2)]×3+2×30×30.5+10×( 1.2-1.2)=169.923kN/m2P pk3下=[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h2-h p)]K p3+2c3K p30.5+γw(∑h2-h p)=[22×(1+0.8)-10×(2-1.2)]×3+2×30×30.5+10×(2-1.2)=206.723kN/m23）水平荷载第1层土E pk1=b a h1(P p1上+P p1下)/2=0.13×1×(78.486+122.838)/2=13.086kN；a p1=h1(2P p1上+P p1下)/(3P p1上+3P p1)+∑h2=1×(2×78.486+122.838)/(3×78.486+3×122.838)+1=1.463m；下第2层土E pk2=b a h2(P p2上+P p2下)/2=0.13×0.2×(157.923+169.923)/2=4.262kN；a p2=h2(2P p2上+P p2下)/(3P p2上+3P p2)+∑h3=0.2×(2×157.923+169.923)/(3×157.923+3×169.923)+0.8=0.899m；下第3层土E pk3=b a h3(P p3上+P p3下)/2=0.13×0.8×(169.923+206.723)/2=19.586kN；a p3=h3(2P p3上+P p3下)/(3P p3上+3P p3)=0.8×(2×169.923+206.723)/(3×169.923+3×206.723)=0.387m；下土压力合力：E pk=ΣE pki=13.086+4.262+19.586=36.934kN；合力作用点：a p= Σ(a pi E pki)/E pk=(1.463×13.086+0.899×4.262+0.387×19.586)/36.934=0.827m；3、基坑内侧土反力计算1）主动土压力系数K a1=tan2(45°-φ1/2）= tan2(45-25/2)=0.406；K a2=tan2(45°-φ2/2）= tan2(45-30/2)=0.333；K a3=tan2(45°-φ3/2）= tan2(45-30/2)=0.333；2）土压力、地下水产生的水平荷载第1层土：4-5mH1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/18=0mP sk1上=(0.2φ12-φ1+c1)∑h0(1-∑h0/l d)υ/υb+γ1H1'K a1=(0.2×252-25+25)×0×(1-0/2)×0.012/0.012+18×0×0.406=0kN/m2P sk1下=(0.2φ12-φ1+c1)∑h1(1-∑h1/l d)υ/υb+γ1(h1+H1')K a1=(0.2×252-25+25)×1×(1-1/2)×0.012/0.01 2+18×(0+1)×0.406=69.808kN/m2第2层土：5-5.2mH2'=[∑γ1h1]/γi=[18]/20=0.9mP sk2上=(0.2φ22-φ2+c2)∑h1(1-∑h1/l d)υ/υb+γ2H2'K a2=(0.2×302-30+30)×1×(1-1/2)×0.012/0.012+20×0.9×0.333=95.994kN/m2P sk2下=(0.2φ22-φ2+c2)∑h2(1-∑h2/l d)υ/υb+γ2(h2+H2')K a2=(0.2×302-30+30)×1.2×(1-1.2/2)×0.012/ 0.012+20×(0.9+0.2)×0.333=93.726kN/m2第3层土：5.2-6mH3'=[∑γ2h2]/γsati=[22]/22=1mP sk3上=(0.2φ32-φ3+c3)∑h2(1-∑h2/l d)υ/υb+[γsat3H3'-γw(∑h2-h p)]K p3+γw(∑h2-h p)=(0.2×302-30+30)×1.2×(1-1.2/2)×12/12+[22×1-10×(1.2-1.2)]×0.333+10×(1.2-1.2)=93.726kN/m2 P sk3下=(0.2φ32-φ3+c3)∑h3(1-∑h3/l d)υ/υb+[γsat3(H3'+h3)-γw(∑h3-h p)]K p3+γw(∑h3-h p)=(0.2×302-30 +30)×2×(1-2/2)×12/12+[22×(1+0.8)-10×(2-1.2)]×0.333+10×(2-1.2)=18.523kN/m2 3）水平荷载第1层土P sk1=b0h1(P s1上+P s1下)/2=0.13×1×(0+69.808)/2=4.538kN；a s1=h1(2P s1上+P s1下)/(3P s1上+3P s1)+∑h2=1×(2×0+69.808)/(3×0+3×69.808)+1=1.333m；下第2层土P sk2=b0h2(P s2上+P s2下)/2=0.13×0.2×(95.994+93.726)/2=2.466kN；a s2=h2(2P s2上+P s2下)/(3P s2上+3P s2)+∑h3=0.2×(2×95.994+93.726)/(3×95.994+3×93.726)+0.8=0.9m；下第3层土P sk3=b0h3(P s3上+P s3下)/2=0.13×0.8×(93.726+18.523)/2=5.837kN；a s3=h3(2P s3上+P s3下)/(3P s3上+3P s3)=0.8×(2×93.726+18.523)/(3×93.726+3×18.523)=0.489m；下土压力合力：P pk=ΣP pki=4.538+2.466+5.837=12.841kN；合力作用点：a s= Σ(a si P ski)/P pk=(1.333×4.538+0.9×2.466+0.489×5.837)/12.841=0.866m；P sk=12.841kN≤E p=36.934kN满足要求！三、稳定性验算1、嵌固稳定性验算E pk a pl/(E ak a al)=36.934×0.827/(14.327×1.437)=1.484≥K e=1.2满足要求！2、整体滑动稳定性验算圆弧滑动条分法示意图K si =∑{c j l j+[(q j b j+ΔG j)cosθj-μj l j]tanφj}/∑(q j b j+ΔG j)sinθc j、φj──第j土条滑弧面处土的粘聚力(kPa)、内摩擦角(°)；b j──第j土条的宽度(m)；θj──第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角(°)；l j──第j土条的滑弧段长度(m)，取l j＝b j/cosθj；q j──作用在第j土条上的附加分布荷载标准值(kPa) ；ΔG j──第j土条的自重(kN)，按天然重度计算；u j──第j土条在滑弧面上的孔隙水压力(kPa)，采用落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取u j＝γw h waj，在基坑内侧，可取u j＝γw h wpj；滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取u j＝0；γw──地下水重度(kN/m3)；h waj──基坑外侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m)；h wpj──基坑内侧第j土条滑弧面中点的压力水头(m)；min{ K s1，K s2，……，K si，……}=1.649≥K s=1.3满足要求！四、结构计算1、材料参数2、支护桩的受力简图计算简图弯矩图(kN·m) M k=9.488kN.m剪力图(kN)V k=8.81kN3、强度设计值确定M=γ0γF M k=1×1.25×9.488=11.86kN·mV=γ0γF V k=1×1.25×8.81=11.013kN4、材料的强度计算σmax=M/(γW)=11.86×106/(1.05×62.137×103)=181.78N/mm2≤[f]=205N/mm2满足要求！b`=(hb2-(b-t w)2(h-2t))/(2(hb-(b-t w)(h-2t))=(126×532-(53-5.5)2(126-2×9))/(2(126×53-(53-5 .5)(126-2×9))=36mmS=t(b-b`)2=9×(53-36)2=2601mm3,τmax=VS/It=11.013×2601×103/(391.466×104×9)=0.813N/mm2≤[f]=125N/mm2满足要求！。

----------------------------------------------------------------------------------------------1-1剖面计算书---------------------------------------------------------------------------------------------- 排桩支护----------------------------------------------------------------------[ 基本信息 ][ 超载信息 ][ 土层信息 ][ 土层参数 ][ 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:[ 设计结果 ]---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]各工况：内力位移包络图：地表沉降图：---------------------------------------------------------------------- [ 冠梁选筋结果 ]------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 截面计算 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 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: 0.40m滑裂面数据整体稳定安全系数 K s = 2.009 圆弧半径(m) R = 13.164 圆心坐标X(m) X = -2.518 圆心坐标Y(m) Y = 5.890---------------------------------------------------------------------- [ 抗倾覆稳定性验算 ]---------------------------------------------------------------------- 抗倾覆安全系数:p , 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。