基坑自立式工字钢设计及检算2Word文件下载.doc
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c—土的粘聚力,取c=15Kpa
nψ—土的内摩檫角,取ψ=22°
Q—地面超载,取q=18KN/m2
δ—桩土间摩檫角,取δ=2/3ψ=14.67°
2、工字钢选用36C型,其截面特征为:
惯性矩IX=1/12【BH3-(B-b)×
h3】=21714cm4
截面抵抗矩WX=1/(6×
H)
【BH3-(B-b)×
h3】=1085.7cm3
截面积A=BH-(B-b)×
h=86.07cm2
强度标准值f=210MPa
弹性模量E=210GPa
(二)、各项受力检算
1、确定桩插入深度t
主动土压力系数
Ka=tg2(45°
-22°
/2)=0.455=0.675
被动土压力系数
Kp={Cosψ/[-]}2
={Cos22°
/[-×
Sin22°
]}2
=3.304
γ(Kp-Ka)=18×
(3.304-0.455)=51.3KN/m3
主动土压力强度ea=γ.h.Ka-2c
=18×
5×
0.455-2×
15×
0.675=20.7Kpa
土压力为零处距基坑底距离μ=e/[γ(Kp-Ka)]
=(ea+q.Ka)/[γ(Kp-Ka)]
=(20.7+18×
0.455)/51.3
=0.56m
土压力为零处距基坑顶距离l=h+μ=5+0.56=5.56m
桩所受侧压力总计∑P=ea.h/2+q.Ka.h
=20.7×
5/2+18×
0.455×
5
=92.7Kpa
合力作用点距基坑顶距离a=[ea.h2/3+q.Ka.h2/2]/∑P
=(172.5+102.38)/92.7
=2.97m
对C点取矩,∑Mc=∑P(l+x-a)-Ep.x/3=0
而Ep=γ.(Kp-Ka).X2/2
代入Ep并简化上式,得
X3-6∑P.X/[γ.(Kp-Ka)]-6∑P.(l-a)/[γ.(Kp-Ka)]=0
X3-6*92.7.X/51.3-6*92.7*(5.56-2.97)/51.3=0
解之得X=4.19m
确定埋深为t=1.2*X+μ=1.2*4.19+0.56=5.59m
(3)工字钢抗弯强度σ及挠度ω验算
因最大弯矩应在剪力为零处。
设从土压力为零处O往下xm剪力为零,
则
∑P-γ.(Kp-Ka)xm2/2=0
xm=√2∑P/[γ.(Kp-Ka)]=(2×
92.7/51.3)1/2=1.9m
Mmax=∑P.(l+xm-a)-γ.(Kp-Ka)xm3/6
=92.7×
(5.56+1.9-2.97)-51.3×
1.93/6
=357.6KN.m
抗弯强度σ=Mmax/W,间距为0.5米;
=357.6×
0.5/0.0010867
=164.7×
103KN/m2
=164.7Mp<f=210Mp
(即0.5米设一根工字钢可以满足强度要求)
桩顶挠度ω=∑P.b2.h.(3-b/h)/(6EI)
=92.7×
1.052×
(3-1.05/5)/(6×
2.1×
108
×
2.1714×
10-4)
=0.0052m=52mm(可)
实际采用40a型工字钢,密排,每米7根,坑壁支护深度为5m,工字钢插入基坑底以下大于5.59m,桩长10.6m。
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