顶管工程常用计算

顶管工程常用计算的简要说明主讲：xxx2012年2月顶管工程常用计算的简要说明一、顶管工作坑尺寸计算(1)B－工作坑的底部内径宽度(m)B=D1+2C=1.27+2*1.2=3.67mD1－管外径(m)C－管两侧操作空间(m)[A－锚喷/钢木支撑厚度(m)]顶管工程常用计算的简要说明一、顶管工作坑尺寸计算(2)L－工作坑的底部内径长度(m)L=L1+L2+L3+L4+L5=3+1.0+1.0+0.5+0.2=5.8L1－管节长度L2－顶镐机长度(m)L3－出土工作间长度(m)L4－后背墙的预留厚度(m)L5－稳管时,已顶进的管节留在导轨上的最小长度(m)顶管工程常用计算的简要说明二、顶坑钢木支撑安全系数的核算假设：基坑深度5m。取坑壁土的平均重度：γ=18KN/m3；坑壁土的平均内摩擦角：Φ=30˚；考虑地面动荷载等因素，取安全系数K=1.2；（1）在顶坑5.0m深处土的水平主动土压力Pa：（郎肯主动土压力—无粘性土质；若为粘性土则：Pa=γhtan2(45о-Φ/2)-2c*tan(45о-Φ/2)）Pa=Kγhtan2(45о-Φ/2)=1.2*18*5.0*tan2(45о-30˚/2)=36KN/m2(压力强度)顶管工程常用计算的简要说明二、顶坑钢木支撑安全系数的核算竖直挡土板选用50*200mm木板，横撑、竖撑（立柱）采用25a工字钢；查资料得知：25a工字钢截面矩Wx=402cm3，抗弯强度fc=190N/mm2。（2）在5米处土压力作用在最下两道横撑立柱工字钢上的主动土压力荷载q1可按如下考虑:q1=Pa*l1=36*1.8=64.8KN/m。l1——水平横撑的垂直间距。最下一跨立柱的最大弯矩M1=q1*l12/8=64.8*1.82/8=26.2KN·m。立柱所能承受的最大弯矩Mmax=Wx*fc=402*103*190*10-6=76.38KN·m。MmaxM1，故采用25a工字钢作立柱可行。由上弯矩公式可知，立柱最大间距=3.07m取L不大于3.07m，可取2.4m。5.0米处水平撑工字钢主动土压力荷载q2：q2=Pa*L=36*2.4=86.4KN/m。水平撑最大弯矩M2=q2*L2/8=86.4*2.42/8=62.2KN·m。MmaxM2，故采用25a工字钢作水平撑可行。顶管工程常用计算的简要说明三、钢轨的内距计算D=1050㎜管径钢轨内距（h=0.17e=0.02）A=2｛(D1÷2)2-[D1÷2-(h-e)]2｝1/2=2｛(1.25÷2)2-[1.25÷2-(0.17-0.02)]2｝1/2=0.812m顶管工程常用计算的简要说明四、顶力及后背安全稳定性验算（1）顶力的计算例：按井距最长的一段（L=79m）,管径为1050mm计算顶力：砼管每节长3米，重3吨。土质为砂质粉土。依据顶力经验公式计算顶力：P＝NGLP为总顶力N为土质系数，砂质粉土取2G单位管体自重L为顶进总长度P＝2×3×9.8÷3×79=1548kN顶管工程常用计算的简要说明四、顶力及后背安全稳定性验算（2）后背安全稳定性的核算一般土壤的承载力为：[σ]=150（kN/m2）（锚喷结构允许承载力：400）则在总顶力1548KN的作用下，（弹性平衡状态）后背所需均布荷载最小面积为(后背墙壁排方木的最小面积)：σ=P/F得：F=P/[σ]=1548÷150＝10.32平方米Ep＝土壤的总被动承载压力（郎肯的被动土压力理论）Ep＝1／2rh2tg2(45°+φ/2)+2chtg(45°+φ/2)r：为土壤容重（kN／m3）砂质粉土为：20.5kN／m3φ：为土壤内摩擦角砂质粉土为：27.5°c：为土壤粘聚力（kN／m2）砂质粉土为：24h：为挡墙后背土的高度5mEp＝(1/2)rh2tg2(45°+φ/2)+2chtg(45°+φ/2)＝(1/2)×20.5×（5）2tg2(45°+27.5°/2)+2×24×5×tg(45°+27.5°/2)＝1192Kn/m(注：在力的作用点出每水平延米的均布线荷载)那么在总顶力作用下后背所需最小宽度：W＝P／Ep＝1548/1192=1.3m注：在实际施工中后背墙一般会用钢木密撑或锚喷墙结构，所以后背的实际受力面积会比增大，更安全。顶管工程常用计算的简要说明EndThanks新源恒通一经理部2012-2