拉森钢板桩受力验算

因本工程施工区地质情况复杂，且无明显变化界限。为确保施工安全，选取有代表性的地质断面分别计算荷载，取最不利荷载对拉森扣板桩支护进行验算，作为最终支护标准。根据工程地质勘察报告及现场实际开挖获取的地质资料提取验算参数。

1、基坑参数

基坑顶标高为-2.30，底标高为-6.8，开挖深度为4.5m。拉伸钢板桩采用Ⅳ型12m长密扣拉森钢板桩。围檩采用H350*350型钢。

2、拉森钢板桩参数

3.1、开挖深度h＝3m以上进行拉森钢板桩支护，根据地质报告取值得： 

ｒ＝（18.4×1.9＋20.3×1.1）/3＝19.09 KN/m3  

    φ＝（23×1.9＋6.2×1.1）/3＝16.84

    Ka＝tga2（45°－φ/2）=0.551

q＝ｒ×h×Ka＝31.556KN/m

3.2拉森钢板桩最大悬臂长度计算

3.2.2、SKSPⅣ型拉森钢板桩（只用于开挖深度4～6.5m的基坑）

Mmax≦Wx×［σw］

1/6*h*h*19.09*h*0.551*10000≦1340*210

故h≦2.52m

因SKSPⅣ型拉森钢板桩用于开挖深度为4～6.5m的基坑，大于其最大悬臂长度，故需加围檩。

4、拉森钢板桩入土深度

4.1、土的参数计算

根据设计要求，基坑开挖深度在4～6.5m采用12m SKSPⅣ型拉森钢板桩。

12m SKSPⅣ型拉森钢板桩（取土层最大影响深度12m）：

ｒ＝（18.4×1.9＋20.3×1.6＋15.9×5.5＋20.1×2.4＋19.3×0.6）/12＝17. KN/m3

φ＝（23×1.9＋6.2×1.6＋4.4×5.5＋22.2×2.4＋14.2×0.6）/9＝11.62

    Ka＝tga2（45°－11.62/2）=0.6

      Kp＝tga2（45°＋11.62/2）=1.504

4.2、计算简图

根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下端为自由支承。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响，计算简图如下：

4.3、最小入土深度的计算

开挖4.5m 深SKSPⅣ型拉森钢板桩最小入土深度

为使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，即∑MA＝0，亦即

F*1.5+EaHa－EpHp＝F*1.5+Ea*2/3*(H＋t)－Ep（H+2/3*t）＝0

其中:主动土压力Ea＝1/2ea（H+t）＝1/2*ｒ*（H+t）2Ka

被动土压力Ep＝1/2ept＝1/2*ｒ*t2Kp

ｒ＝17. KN/m3,φ＝11.62, Ka＝0.6, Kp＝1.504， H=5m

F=1/2* ea*(H＋t)－1/2* ept

将各参数分别代入弯矩平衡方程式得： t3＋9t2－52t－196.3＝0

解得 t＝5.8m，拉森钢板桩4.5m开挖深度最小长度为：地面预留部分0.5m＋开挖深度4.5m＋入土深度5.8m＝10.8m，故采用12m SKSPⅣ型拉森钢板桩围护满足4.5m基坑开挖深度的要求。围檩设置在钢板桩顶向下1m位置。

5、拉森钢板桩围檩验算

5.1、计算参数

H350*350围檩参数：Ix＝66900cm4  Wx＝3340cm3  ［σw］＝210MPa［τ］＝120MPa,S=219.5cm2  

q＝F/1= Ea – Ep=196.1 KN/m

5.2、抗弯验算：

最大弯矩Mmax＝0.08*ql2＝0.08*196.1*52=392.2 KN*m 

Wx×［σw］＝3340*210/1000=701.4 KN*m﹥Mmax

故围檩满足抗弯要求

5.3、抗剪验算：

最大剪力Qmax＝0.6*ql＝0.6*196.1*5=588.3KN

［τ］*S=210*219.5/10=4609.5KN﹥Qmax

故围檩满足抗剪要求