?——土体天然重力密度,kN/m3;
?——土体内摩擦角,度;
c ——土体粘聚力,kPa
采用拉森Ⅳ型钢板桩W=2037cm3,[ ?]=200Mpa,
按等弯矩布置确定各层支撑的间距,见图1,则板桩顶部悬臂端的最大允许 跨度,由下列公式可得: h?36[?]w36?200?105?2037?K=0.44=311cm=3.11m a18.4?103?现场实际采用地面下1.5m处布设第一层圈梁满足3.06m要求,故取h=1.5m:h1=1.11h=1.11*1.5=1.665m
h2=0.88h=0.88*1.5=1.32m
而实际布设第二层圈梁在管顶上0.5m,L5=3.4m 则h1=3.5m>1.665m,需进行钢板桩入土深度验算: 用盾恩近似法计算板桩入土深度。 主动土压力系数K23?a?tg2(45??2)?0.44 被动土压力系数K223?p?tg(45??2)?2.28 由图2可知,MR的斜率:
Kn??(Kp?Ka)?18.4(2.28?0.44)?33.9 e1?MQ?Ka?H?0.44?18.4?8.4?68.01kN/m2
DB/板桩上的荷载GDB/N/一半传至D点,另一半由坑底土压力MR/B/承受,由下式
确定:
12?KH(L1a5?x)?2?(Kp?Ka)x2 得: 对于YA127井,x?3.1m,工字钢的总长度为L?8.4?3.1?11.5m; 现全部采用12m工字钢,故满足要求。
在工作坑具体施工过程中,根据计算结果结合现场实际,进行适当调整。
图1:多层支撑布置图2:板桩入土深度计算简图
6-4支撑结构内力验算
主动土压力pa =1/2rh2Kp+2ch√Ka 被动土压力pp= 1/2rh2Kp+2cKp
最后一步支撑支在距管顶0.5米的地方,36b工字钢所承受的最大剪应力 τ=QmaxSzmax/Ixd= Qmax/(Ix/Szmax)d Ix/Szmax=30.3cm,d=12cm 所以τmax=26.6Mpa<[τ] 36b工字钢所承受的最大正应力 σ=Mmax/W=78.9Mpa<[σ] 所以此支撑结构是安全的
6-5 进行液压千斤顶设备的选型及数量选择(详见附图四) 根据公式:
ΣPH0=2Pj(h1+h2)可以计算出主顶油顶总推力 式中ΣP-主顶油顶总推力
H0-合力作用点的高度 其中H0= (h1+h2)/2 Pj-每台油缸的推力
h1-最上面一组油缸作用点的高度 h2-中间一组油缸作用点的高度
h3-最下面一组油缸作用点的高度
先拟定出所使用液压千斤顶的数量,再令上面所算总顶力F与主顶油缸总推力相等,反算每台油缸的推力,来进行千斤顶设备的选型。因采用2个液压千斤顶: 故 ΣPH0=2Pj(h1+h2)
ΣP*(h1+h2)/2=2Pj(h1+h2) ΣP=4Pj 故 Φ1050顶管:
将ΣP=F=2572.29KN≈260t
Pj=ΣP/4=260/4=65t(选取2台,每台千斤顶为130 t或选取4台,每台千斤顶为65 t)
6-6 进行后背墙验算(详见附图)
顶管过程中,顶管顶力通过承压壁传至板桩后背土体,考虑板桩自身刚度小,可假设承压壁后的土压力为均匀分布,板桩两端的土压力为零,总的土体抗力成梯形ABCD分布,有ΣFX =0得
P0(h2?h1h3P?)? 22B式中 P0——承压壁后土体反力(kN/m2);
B——承压壁宽度(m)。
由图1可知当顶力作用点与后背反力合力作用点相一致时,即h1?h2时,后背土体允许抗力可按下式计算:
P??B??h1KP??2h2?h1?h3??/(2K2)
式中 P ——计算最大顶力,(kN);
B ——后背宽度(m);取3.0m;
;取5.8m; h1 ——地面至后背墙顶部的深度(m);取2.6m; h2 ——后背墙的高度(m)
h3 ——钢板桩入土深度,取3.6m; ? ——土的天然重力密度(18.4kN/m3); KP ——被动土压力系数,取2.28;
K2——钢板桩工作坑土体稳定系数宜取1.0~1.2,取1.2。
D2400采用后背为3.4*2.6*0.7
P?4341??B??h1KP??2h2?h1?h3??/(2K2)
?[3.4*(18.4*5.8*2.28)(2*2.6+5.8+3.6)]/(2*1.2)=5032.7 kN
结论:满足要求。
附图四 3 4 2 1 2p1 ∑P 2p1 H0 1-混凝土管;2-主顶油缸;3-后座墙;4-钢板桩 主顶油缸合力作用点示意图 h1 h2 PJ