人工挖孔桩计算书.doc

人工挖孔桩计算书
计算依据：
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2023
2、《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
护壁结构材料类型
混凝土
护壁结构外直径D(m)
1.2
挖孔桩开挖深度H(m)
9
地下水位深度ha(m)
3
2、土层参数
土层编号
土类型
土厚度h(m)
土重度γ(kN/m3)
粘聚力c(kPa)
内摩擦角φ(°)
饱和土重度γsat(kN/m3)
水土合算
1
填土
4.5
19
10
12
20
是
2
粘性土
1
21
15
18
22
是
3
风化岩
3
21
16
18
22
是
4
中风化岩
8
23
30
30
22
是
3、计算系数
安全系数K
1.65
护壁计算段长度h(m)
1
二、土压力计算

人工打孔桩荷载示意图
1、水平荷载
1）积极土压力系数
Ka1=tan2（45°- φ1/2）= tan2（45-12/2）=0.656；
Ka2=tan2（45°- φ2/2）= tan2（45-12/2）=0.656；
Ka3=tan2（45°- φ3/2）= tan2（45-18/2）=0.528；
Ka4=tan2（45°- φ4/2）= tan2（45-18/2）=0.528；
Ka5=tan2（45°- φ5/2）= 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 ~ 3m
H1'=∑γ0h0/γ1=0/19=0m；
Pak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=19×0×0.656-2×10×0.81=-16.199kN/m2；
Pak1下=[γ1(h1+H1)]Ka1-2c1Ka10.5=(19×(3+0))×0.656-2×10×0.81=21.193kN/m2；
第2层土：3 ~ 4.5m
H2'=∑γ1h1/γ2=57/19=3m；
Pak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=19×3×0.656-2×10×0.81=21.193kN/m2；
Pak2下=[γ2(h2+H2)]Ka2-2c2Ka20.5=(19×(1.5+3))×0.656-2×10×0.81=39.889kN/m2；
第3层土：4.5 ~ 5.5m
H3'=∑γ2h2/γ3=85.5/21=4.071m；
Pak3上=γ3H3'Ka3-2c3Ka30.5=21×4.071×0.528-2×15×0.727=23.34kN/m2；
Pak3下=[γ3(h3+H3)]Ka3-2c3Ka30.5=(21×(1+4.071))×0.528-2×15×0.727=34.428kN/m2；
第4层土：5.5 ~ 8.5m
H4'=∑γ3h3/γ4=106.5/21=5.071m；
Pak4上=γ4H4'Ka4-2c4Ka40.5=21×5.071×0.528-2×16×0.727=32.975kN/m2；
Pak4下=[γ4(h4+H4)]Ka4-2c4Ka40.5=(21×(3+5.071))×0.528-2×16×0.727=66.239kN/m2；
第5层土：8.5 ~ 9m
H5'=∑γ4h4/γ5=169.5/23=7.37m；
Pak5上=γ5H5'Ka5-2c5Ka50.5=23×7.37×0.333-2×30×0.577=21.823kN/m2；
Pak5下=[γ5(h5+H5)]Ka5-2c5Ka50.5=(23×(0.5+7.37))×0.333-2×30×0.577=25.653kN/m2；
护壁压力计算值取最不利的情况即：p = max(Pak5上、Pak5下)= Pak4下=66.239kN/m2；
三、护壁结构计算
1、材料参数
护壁材料
混凝土
混凝土型号
C20
砼轴心抗压强度fc(N/mm2)
9.6
环向钢筋
10@150
竖向钢筋
10@150
2、护壁的受力简图

3、护壁壁厚及强度验算
混凝土护壁轴心抗压强度：
f= KpD/2t=1.65×66.239×1.2/(2×0.09)=0.729×106N/m2
f＜fc=9.6×106N/m2
满足规定！
4、护壁配筋验算
人工挖孔桩护壁在侧向压力作用下，截面上同时作用有轴向力N和弯矩M，由于人工挖孔桩为圆心护壁且同一高度一圈作用力相同 ，可按《混凝土结构设计规范》中轴心受压公式进行计算。另：在井壁设计中一般采用对称配筋的方式。
环向配筋计算
N=pD/2=66.239×1.2/2=39.743×103N/m
σ=N/A=39.743/(1×0.09)=0.442×106N/m3
井壁圆环截面配筋率
μ= (σ- fc)/fy=(0.442-9.6)/300=-0.031
As'=μth=-0.031×0.09×1=-0.003×106mm2
As=((h×103/Sl)+1)×Sa=549.5mm2≥As'
根据构造进行配筋，环向Φ8@200，竖向Φ10@200~300mm钢筋，上一段竖向筋插入下一段混凝土中，长度不小于100mm。
配筋符合规定
竖向配筋计算
在施工过程中，井壁支护仅承受自重，其强度足够，一般不需验算。但考虑人工挖孔桩现场施工情况，存在井壁下部土方被掏空的情况，而使井壁支护处在悬挂状态，使井壁支护有也许在自重作用下被拉断的危险，故还需验算井壁支护竖向受拉钢筋。本计算书将人工挖孔桩护壁视为等截面，计算公式如下：
Smax=G0/4
Smax---井壁支护最大垂直拉力
G0---井壁混凝土支护自重，G0=π×D×t×H×24
竖向钢筋承载力As'=Smax/fy=(π×D×t×H×24)/(4×fy)=(3.14×1.2×0.09×9×24)/(4×300×103)=61.042mm2
As=(π×D×103/Sl)×Sa=1962.5mm2≥As'
配筋符合规定