等值梁法在钢板桩支护设计中的应用
钢梁支护方案设计中的创新技术与应用案例
钢梁支护方案设计中的创新技术与应用案例摘要：钢梁支护方案设计在现代建筑工程中起到至关重要的作用。
本文旨在介绍钢梁支护方案设计中的创新技术，以及一些相应的应用案例。
通过对这些创新技术和应用案例的介绍，我们可以更好地了解钢梁支护方案设计的发展趋势和未来可能的应用领域。
1. 引言在建筑工程中，钢梁支护方案设计是确保建筑结构稳定性和安全性的重要环节。
为了满足复杂工程环境的需求，工程师们不断在钢梁支护方案设计中引入创新技术。
下面将介绍两个创新技术及其应用案例。
2. 埋肩式钢梁支护技术埋肩式钢梁支护技术是一种将钢梁嵌入砼结构中的创新方案。
通过埋肩式支护，可以有效提高钢梁与砼结构的连接强度，增强整个结构的承载能力。
这种技术的应用案例之一是某高层建筑的钢梁支护方案设计。
通过采用埋肩式支护技术，工程师成功解决了高层建筑存在的结构不稳定性问题，并确保了建筑的安全性和可靠性。
3. 高强度钢板支撑系统高强度钢板支撑系统是一种结构简单、施工方便且强度高的创新技术。
通过将高强度钢板嵌入地基土层中，并与钢梁相连接，可以有效增强钢梁支护结构的抗震和抗滑能力。
一个应用案例是某地铁隧道工程的钢梁支护方案设计。
通过采用高强度钢板支撑系统，工程师成功解决了地铁隧道工程中的地质灾害问题，确保了隧道工程的安全施工和运营。
4. 创新技术的优势与挑战尽管创新技术在钢梁支护方案设计中具有广阔的应用前景，但也面临着一些挑战。
首先，创新技术的研发和应用需要专业工程师的支持和配合。
其次，创新技术的成本较高，需要投入大量的资金和资源。
最后，创新技术可能面临法律和规范的限制，需要与相关部门进行合作和沟通。
5. 结论钢梁支护方案设计中的创新技术对于提高工程质量和安全性具有重要意义。
本文介绍了两个创新技术及其应用案例，即埋肩式钢梁支护技术和高强度钢板支撑系统。
这些创新技术通过提高钢梁连接强度和整体抗震性能，在实际工程中取得了良好效果。
然而，创新技术的应用仍面临着一些挑战，需要进一步研究和改进。
钢板桩支护计算
材料受弯时的应力和应变
σ = Eε
M = ∫ yσ dA =
A
σ =E
E
y
ρ
∫ ρ
A
y dA
2
M = ρ EI z
σ max
M max ymax = Iz
M max ≤ [σ ] W
1
My σ= Iz
Iz 令W = ymax
σ max =
强度条件
土压力
主动土压力
被动土压力
等值梁法计算单支撑钢板桩
谢谢大家
原理 当板桩墙的入土深度较大，土地对入土部 分的强体起到了固定作用，此时支护墙体 上端受到支撑作用，下端受到土体的固定 支承作用。
等值梁法土压力分布图
等值梁法的折减系数
由于桩与土体之间的摩擦力，从而使墙前 被动土压力有所增大；墙后被动土压力和 主动土压力有所减少。因此，考虑摩擦时， 对墙前和墙后被动土压力进行修正，但不 对主动土压力折减。
等值梁法的计算步骤
（1）计算作用于墙体的土压力强度，并绘出 土压力分布图 （2）计算反弯点位置（利用板桩墙上压力强 度等于零的点作为反弯点位置） （3）按简支梁计算等值梁的最大弯矩和两个 支点的反力 （4）计算墙体的最小入土深度
例1
（1）开挖深度：2.5m ）开挖深度：2.5m （2）坑内、坑外天然容重加权平均值 γ:18kN/m3；内摩擦角加权平均值φ 20° γ:18kN/m3；内摩擦角加权平均值φ：20°； 粘聚力加权平均值c 14。 粘聚力加权平均值c：14。 （3）地面超载q: 20kN/m2 ）地面超载q: （4）基坑开挖宽度5.5m。 ）基坑开挖宽度5.5m。 （5）拟设置单层支撑，撑杆每隔5m一道。 ）拟设置单层支撑，撑杆每隔5m一道。
等值梁法在深基坑支护设计中的应用
等值梁法在深基坑支护设计中的应用
深基坑支护设计是建筑工程中的一个重要环节，其设计的合理性直接影响到工程的安全性和施工效率。
等值梁法是一种常用的基坑支护设计方法，其应用广泛，效果显著。
等值梁法是一种基于弹性力学原理的计算方法，其基本思想是将基坑支护结构看作一系列等效的梁，通过计算这些等效梁的受力情况，来确定基坑支护结构的稳定性和安全性。
等值梁法的优点在于计算简单、精度高、适用范围广，因此被广泛应用于深基坑支护设计中。
在深基坑支护设计中，等值梁法的应用主要包括以下几个方面：
1.确定支撑结构的类型和参数。
等值梁法可以通过计算支撑结构的等效梁的受力情况，来确定支撑结构的类型和参数，从而保证支撑结构的稳定性和安全性。
2.确定支撑结构的布置方案。
等值梁法可以通过计算支撑结构的等效梁的受力情况，来确定支撑结构的布置方案，从而保证支撑结构的合理性和施工效率。
3.确定基坑开挖深度和斜率。
等值梁法可以通过计算支撑结构的等效梁的受力情况，来确定基坑开挖深度和斜率，从而保证基坑开挖的稳定性和安全性。
4.确定基坑支护结构的稳定性和安全性。
等值梁法可以通过计算支撑结构的等效梁的受力情况，来确定基坑支护结构的稳定性和安全性，从而保证基坑支护结构的可靠性和安全性。
等值梁法在深基坑支护设计中的应用非常广泛，其计算简单、精度高、适用范围广，可以有效保证基坑支护结构的稳定性和安全性，提高施工效率，降低工程成本，是一种非常优秀的基坑支护设计方法。
钢板桩支护设计
钢板桩支护设计计算1 主要计算内容钢板桩支护设计中主要进行以下计算：(l）钢板桩内力计算。
(2）支撑系统内力计算。
(3）稳定性验算。
(4）变形估算。
各项计算内容又包含多个子项，下面逐个阐述其计算方法及步骤。
2 计算方法及步骤2.1 钢板桩内力计算对钢板桩进行内力分析的方法很多，设计时应根据支护的构造形式选择合适的分析方法，本文仅对等值梁法进行介绍，计算步骤如下。
(l）计算反弯点位置。
假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，设其位于开挖面以下y 处，则有：整理得：（1）式中，，——坑内外土层的容重加权平均值；H——基坑开挖深度；K a——主动土压力系数；K pi——放大后的被动土压力系数。
(2）按简支梁计算等值梁的最大弯矩和支点反力。
等值梁法计算简图如图1所示。
(3）计算钢板桩的最小人土深度。
由等值梁BG求算板桩的人土深度，取，则由上式求得(2)桩的最小人土深度：t0=y+x (3)如桩端为一般的土质条件，应乘以系数1.1～1.2 ，即t= （1.1～1.2）t0对于多层支点的支护体系，常采用等弯矩布置的形式以充分利用钢板桩的抗弯强度，减少支护体系的投人量。
其计算步骤为：a.根据所选钢板桩型号由以下公式确定最大悬臂长度h 。
（4）式中，f——钢板桩抗弯强度设计值；W——截面抗弯模量；、K a——同前b.根据表1确定各支撑跨度。
2.2 支撑系统内力计算多层支撑点布置见图2支撑内计算主要是分析围檩和撑杆（或拉锚）的内力，围檩为受均布荷载作用的连续梁，均布荷载的大小可按下式计算：（5）式中，q k——第k层围凛承受的荷载；H—―围檩至墙顶的距离；——相临两跨度值。
撑杆按偏心受压构件计算其内力即可，作用力为：（6）式中，——相临两支撑间距。
2.3 稳定性验算支护体系的稳定性验算是基坑工程设计计算的重要环节，主要包括整体稳定性分析、抗倾覆或踢脚稳定性分析、基底抗隆起稳定分析和抗管涌验算等。
(1）整体稳定性分析。
等值梁法在深基坑支护设计中的应用
等值梁法在深基坑支护设计中的应用等值梁法是一种广泛应用于深基坑支护设计中的方法，它能够对基坑中各种结构组件的受力情况进行分析，从而为基坑的设计和施工提供可靠的依据。
下面，本文将围绕“等值梁法在深基坑支护设计中的应用”展开阐述，具体步骤如下：一、确定基坑的几何形状和边界条件在深基坑支护设计中，首先需要确定基坑的几何形状和边界条件，这是进行等值梁法计算的基础。
一般情况下，基坑的几何形状可以由工程师通过测量客观环境进行绘制，边界条件则包括基坑的地质条件、周边建筑物的影响等。
二、确定基坑结构的荷载特征及地基情况结构荷载是深基坑支护设计中的重要参数，它直接影响着基坑结构所受到的应力和变形。
在等值梁法计算中，需要准确地确定基坑结构所承担的荷载类型、大小和作用方式。
此外，还需要分析基坑周边土层和地基的情况，以便更好地刻画其支撑行为。
三、建立等效梁模型基于前两步的分析结果，可以建立基坑的等效梁模型，即将实际的结构体系抽象成一个个简化的等效梁，然后用梁理论进行分析。
一般情况下，等效梁的初始刚度是通过材料属性、截面形状等参数进行计算的。
四、进行等效梁计算等效梁计算是等值梁法设计的核心部分，主要是依据梁理论进行力学计算，从而得出结构体系的内力、耗能、变形等重要参数。
通过计算，可以更加准确地估算基坑中各个结构部件的受力情况，确保支撑结构的安全性和稳定性。
五、评估结构的稳定性和安全性最后，根据等效梁的计算结果，需要对基坑结构进行静力和动力的稳定性和安全性评估。
对于不足安全的结构，需要进行补强设计或调整参数，保证支撑结构的稳定性和安全性。
综上所述，等值梁法在深基坑支护设计中的应用是一个系统、复杂的过程，需要结合实际情况，科学合理地设计方案，确保工程的质量和安全。
同时，这也需要工程师具有扎实的理论知识和较为丰富的经验，才能在实践中发挥其最大的价值。
相当梁法和等值梁法
相当梁法和等值梁法是基坑支护结构内力计算中两种常用的计算方法。
相当梁法的基本原理是假定墙后土体完全处于郎肯主动状态，坑底以下墙前土体处于郎肯被动状态，将主动和被动土压力叠加后为零的点或弯矩为零的点简化为铰支座，并以支撑点作为支座，按连续梁求解墙体的弯矩和支承点的反力。
等值梁法是根据板桩入土深度与基坑深度比值的大小，单支点板桩变形也不同，特别是入土部分。
将单支点板桩分成自由支承单支点板桩和嵌固支承单支点板桩。
这种板桩为单支点嵌固板桩，其在一定深度D点以下的弯矩为零。
将梁AD在反弯点C处截断（因为C处弯矩为零），并设简单支承于截断处，则梁A'C'的弯矩与原梁AC段的弯矩相同，我们称A'C'为AC的等值梁。
通过求解等值梁A'C'的支座反力Rc，即梁C'D'的支座反力R'c，由此可求得C'D'梁的其他未知量。
采用等值梁法计算钢板桩受力及确定结构尺寸
（１） （２）
Ｋａ ＝ｔａｎ２（４５°－φ／２）
（３）
代入公式（１）－（３），计算出 Ｋｂ１ ＝０３６，Ｋｂ２ ＝
４９９，Ｋａ＝１３０。
２２ 计算作用在板桩墙上的土压力
计算作用在 钢 板 桩 上 的 土 压 力 时，墙 前 被 动 土
压力计算高度为 ｈ，前后被动土压力计算高度和墙后
主动土压力计算高度均为（Ｈ＋ｈ），个土压力计算后
２０２０年 第 ２期 （第 ４８卷）
黑 龙 江 水 利 科 技 ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
文章编号：１００７－７５９６（２０２０）０２－０１０６－０２
Ｎｏ２２０２０ （ＴｏｔａｌＮｏ４８）
采用等值梁法计算钢板桩受力及确定结构尺寸
胥 慧１，王 新２
（１．黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 １５００８０；２黑龙江省三江工程建设项目服务中心，哈尔滨 １５００１０）
摘 要：文章依据实际工程实例，利用等值梁法及平面几何关系，推导出单支点深埋钢板桩入 土深度公式，进一步计算确定板桩型号、拉杆直径、锚桩长度及锚桩至板桩的距离等。 关键词：钢板桩；等值梁；锚桩；结构尺寸 中图分类号：Ｕ４４５５５６ 文献标识码：Ｂ
— １０６—
２０２０年 第 ２期 （第 ４８卷）
黑 龙 江 水 利 科 技 ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｎｏ２２０２０ （ＴｏｔａｌＮｏ４８）
对板桩结构 产 生 一 定 影 响。 为 安 全 起 见，要 对 桩 前
被动土压力强度乘一个 ＞１的修正系数，对桩后被动
土压力强度乘一个 ＜１的修正系数，对主动土压力强
度不折减。墙前被动土压力修正系数 Ｋ＝１８，前后
从设计、施工浅谈钢板桩在支护工程中的应用(1)方案
从设计、施工浅谈钢板桩在支护工程中的应用瑞马(上海）摘要：随着钢板桩在建筑、市政、铁路、港口、码头等基础工程中的应用越来越广,本文作者结合工程实例从设计、施工角度阐述了其对钢板桩在支护工程中应用的一些体会、心得。
关键词：钢板桩;支护工程;设计；施工钢板桩是一种带锁口的型钢板桩，可以利用振动锤或植桩机将其压入地下构成连续的板墙,作为基坑施工的支护结构。
钢板桩支护结构通常由钢板桩和必要的支撑或拉锚体系组成，以抵抗外侧荷载.因钢板桩结构质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快等优点,近年来在国家基础建设、城市建设的快速发展下，钢板桩在基础工程支护施工中也得到了广泛应用。
本文结合我公司近年来钢板桩支护工程实例，从设计、施工角度对钢板桩在支护工程中的应用谈一些体会、心得.1 钢板桩作为支护结构的应用范围钢板桩按生产工艺分为冷弯薄壁钢板桩和热轧钢板桩两种类型.在工程建设中，冷弯钢板桩应用范围较狭窄，大多作为应用的材料补充，热轧钢板桩一直是工程应用的主导产品。
目前我国工程中应用的热轧钢板桩主要还是从日本、卢森堡等国外厂家进口，钢板桩截面形式主要有Ｕ型、Z型、直线型及组合型,而目前在国内工程应用中主要以U型钢板桩为主。
钢板桩因其质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快等优点正在各领域基础工程支护施工中迅速得到推广，并逐渐取代部分传统基坑支护方法。
但钢板桩作为支护结构也并非适用于所有基坑支护施工，还得根据实际工程内外部环境并综合考虑施工环境、工期、造价等因素进行比选，笔者认为钢板桩作为支护结构在以下几种条件的工程项目中应用更有优势。
（1）基坑周边环境复杂、施工环保要求高、施工作业面小。
例如某些位于城市市中心或拟施工基坑周边相邻建筑间距较小的项目，采用传统支护工法（如地下连续墙法、钻孔灌注桩法、ＳMＷ工法等）需要较大的机械作业及材料堆放场地，且施工过程中会产生泥浆、污水等污染物及噪音。
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１ ） 地面标高 Ｈ ０ ∶ ３ ４ ０ ０ ｍ ； 开挖基底标高 Ｈ １ ： － ４ ７ ５ ０ ｍ ； 开挖深度 （ Ｈ ∶ ８ １ ５ ０ ｍ ； 地下水位 Ｈ ２ ∶ ３ ０ ０ ０ ｍ 。本工程先采用 １ ∶ １放坡降土 ３ ５ ｍ ， 至－ ０ １ ０ ０ ｍ标高， 然后采用钢板桩支护继续开挖至 － ４ ７ ５ ０ ｍ ； ３ （ ２ ） 基坑内、 外土的天然容重加权平均值均为： ２ ０ Ｋ Ｎ／ ｍ ； （ ３ ） 内摩擦角加权平均值 φ ： １ ７ ６ ° ； 粘聚力加全平均值 ｃ ∶ ７ １ Ｋ Ｎ／
图１ 等值梁作用力分布图
２ ２ 计算反弯点位置
２ ． ３ 计算顶撑 Ｒ ａ 如图 ４所示， 所以， ＝ ８ ２ ３ ７ Ｋ Ｎ ２ ． ４ 计算板桩入土深度， ＝ ｍ 所以， 最小入土深度 ｔ １ ３ ４＋ ３ ６ ６＝ ５ ｍ ， 实际需要 ｔ ＝ １ ２ｔ ０＝ ０＝ １ ２ ６ ｍ ， 选用 １ ２ ｍ长桩。 ５＝ ２ ． ５ 求最大弯矩 Ｍｍａ ｘ 先求 Ｑ＝ ０的位置， 设距桩顶距离为 Ｌ处剪力为 ０ ， 则有： 解得： Ｌ＝ ３ ７ １ ｍ 因此， ｍ 设钢板桩的容许抗弯应力［ ］＝ ２ ４ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 则钢板桩截面模量为： σ 综合考虑选用 １ ２ ｍ拉森Ⅱ钢板桩。 ３ 结语 等值梁法是一种常用的基坑支护近似计算方法， 计算方便、 可靠、 实用， 精度满足工程需要， 在工程建设中广泛应用。等值梁法计算时未 考虑桩土的变形协调， 结果偏于保守， 过于安全， 仍需进一步加以改进。 当钢板桩采用多层支撑时， 可简化为连续梁模型， 计算方法与单质点类 似。 参考文献
·７ １ ·
替。这样的计算误差很小， 对整体计算结构影响不大。 因此， 如图 ２所示， 求出反弯点（ 即弯矩为零点） 离基坑底距离 ｘ 后， 根据上端简支梁模型， 可求出顶撑的反力 Ｒ 及 ｃ 点的反力 Ｐ 。根 ａ ０ 据Ｐ 就进一步可求出板桩的入土深度 ｔ 。 ０ ０ 主要计算步骤如下： （ １ ） 计算板桩上各支点处所受主动土 压力强度； （ ２ ） 计算板桩土压力强度值等于零点 离基底面的距离 ｘ ； 解得： （ ３ ） 求出顶撑的反力 Ｒ 点的反力 ａ及 ｃ Ｐ ； ０ （ ４ ） 求板桩的最小入土深度： 其中， ｙ 根据 ｃ 点的反力 Ｐ ０ 墙前被动 土压力对板桩底端 ｄ 的弯矩相等， 即有： ＋ ｘ ＋ ｙ 解得： 实际上， 板桩下端应位于 ｙ 点深度以下， 因此 ｔ ＝Ｋ ， Ｋ为经验 ｔ ０ 系数， 一般取 １ ２ 。 ５ ） 求板桩最大弯矩及板桩截面计算并选用板桩型号； （ （ ６ ） 复核板桩可靠性和稳定性。 ２ 工程应用 广州某电厂对原露天堆煤场进行全面改造， 新建 ２座全封闭圆形 煤仓， 每座贮煤量为 １ ７ ５万吨。根据设计要求， 对圆形煤仓中心柱及 地下廊道进行基坑开挖， 有关设计参数如下：
２ ； 孔 ｑ ＝ １ ０ Ｋ Ｎ／ ｍ 。 ２ ． １ 土压力系数计算 为简化计算， 将粘聚力折成等值内摩擦角， 则φ ２ １ ° 。 Ｄ＝
在建造埋置深度较大的基础或地下工程时， 经常需要进行较深的 土方开挖， 这种由地面向下开挖的地下空间称为基坑。基坑周边环境 往往极为复杂， 为了保证基坑周围的建筑物、 构筑物以及地下管线不受 损坏， 确保安全作业， 需要设置挡土和截水用的围护结构。常用的基坑 围护结构有： 放坡开挖及简易支护、 悬臂式围护结构、 重力式围护结构、 内撑式围护结构、 拉锚式围护结构等。本文主要通过单支点钢板桩支 护结构的受力分析， 着重介绍等值梁法的计算方法及步骤， 以供参考。 １ 等值梁计算原理 深基坑利用板桩和支撑支护， 为了减少地下水的渗入和安全考虑， 而将板桩打入土中较深， 此时板桩下端近似固定端， 要精确计算板桩入 土深度对板桩土压力分布的影响比较困难， 一般可采用等值梁法进行 近似计算。其主要原理如下： ａ ｂ 代表一荷重梁， 其一端为固定， 另一端为简支， 弯 如图 １中所示， 矩图的正负转折点在 ｃ 点处。若将梁在 ｃ 点截断， 并置于自由支点 ｃ 上， ａ ｃ 一端上的力矩将保持不变， 即ａ ｃ 为ａ ｂ 的等值梁。因此可以把桩 体分为两段假想梁， 一段为简支梁， 另一段为超静定梁， 于是通过简单 的计算可得出桩身内力。 应用等值梁计算 板 桩， 首先 点的位 应求知正负弯矩转折点 ｃ 置， 由于该点实际上与 地面 以 下 的土压力强度等于零点的职位很 接近， 所以在计算过程 中 就用 土 压力强 度 等 于 零 点 的 位 置 来 代
图２ 等值梁计算简图
［ １ ］ 谢猛， 候克鹏， 傅鹤林． 等值梁法在深基坑支护设计中的应用［ Ｊ ］ ． 土工基础． ［ ２ ］陈仲颐， 叶书麟． 基础工程学［ Ｍ］ ． 清华大学出版社． ［ ３ ］朱丽霞． 基于等值梁法的基坑支护设计［ Ｊ ］ ． 土工基础． ［ ４ ］刘峰， 将巍． 基坑支护设计中等值梁法的应用［ Ｊ ］ ． 施工技术． ［ ５ ］赵志绪， 应惠清． 简明深基坑工程设计施工手册［ Ｍ］ ． 中国建筑工 业出版社
２ ０ １ ４年第 １ ４期（ 总第 １ ４ ３期） 江西建材 施工技术
等值梁法在钢板桩支护设计中的应用
广东 广州 ５ １ ０ ６ ３ ０ ■柯潮彬 ■广东省粤电集团有限公司，
摘 要： 本文主要介绍了广州某电厂圆形储煤仓中心柱基坑支护设计中等值梁 法的应用， 通过理论分析， 了解钢板桩的受力情况及支护结构的稳定性， 确保支护结构的可靠性和安全性， 从而满足工程需要。 关键词： 深基坑 钢板桩 支护