桥梁内侧承台钢板桩围堰施工计算书.doc

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1、中铁四局集团引江济淮（安徽段）J002市政桥梁项目经理部 金寨南路桥57#内侧承台钢板桩金寨南路桥57#内侧承台钢板桩围堰施工计算书1设计资料(1)桩顶高程H1：13.203m，施工水位：11.88m。(2)地面标高H0：12.703m；基坑底标高H3：3.291m；开挖深度H：9.412m。(3)封底混凝土采用C30混凝土，封底厚度为0.3m。(3)坑内、外土的天然容重加权平均值：19.1KN/m3；内摩擦角加权平均值；坑内、外土的粘聚力C：9.8KPa。 (4)地面超载：按70吨考虑，换算后为20KN/m2。(5)钢板桩采用国产拉森钢板桩，选用鞍IV型（新）（见施工计算手册中国建筑工业出版

2、社P290页）钢板桩参数 A=236cm2，W=2037cm3，=200Mpa，桩长15m。2钢板桩入土深度计算2.1内力计算(1)作用在钢板桩上的土压力强度及压力分部见图2.1根据简明施工计算手册中国建筑工业出版社，P284页(5-89、5-90）公式得：(2)支撑层数及间距按等弯矩布置确定各层支撑的间距,则拉森型钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度，根据简明施工计算手册中国建筑工业出版社，P284页(5-96）公式得：=2841mm=2.841m 根据等弯矩支撑布置为h=2.8m，h1=3.1m,层数为2层；施工时调整为h=2.5m，h1=3.297m。简图见图2.1 图2.1 钢板桩简图2.2

3、入土深度计算用盾恩近似法计算钢板桩入土深度主动土压力系数，被动土压力系数从上可知：、 根据荷载作用在钢板桩，一半传至A点上，另一半由坑底土压力MBR承受，由图2.2所示，几何关系根据简明施工计算手册中国建筑工业出版社，P288页(5-99）公式得： 故钢板桩的总长度至少为,即钢板桩长度为13.53m。选用15m钢板桩满足设计要求。3钢板桩稳定性检算3.1管涌检算 管涌的原因主要收水的作用影响，计算时考虑有水一侧，基坑抽水后水头差为h1=8.489m，入土深度h2=x，最短的渗流途径如图2-1所示为h1+h22，不产生管涌的安全条件，根据根据简明施工计算手册中国建筑工业出版社，P284页(5-1

4、07）公式得： 式中为安全系数取1.7；水容重取；土的浮容重为；水力梯度；计算得时，不会发生管涌。所需桩长选用15m钢板桩满足设计要求，不会发生管涌。3.2基坑底部隆起验算基底抗隆起稳定性分析采用,，抗隆验算方法。根据基础工程中国建筑工业出版社P308页（8-30）公式：、安全系数=4.539=26.375=1.911.4即钢板桩打入深度5.188m，地基土稳定，不会发生隆起。4围囹检算4.1工况分析与计算 工况分析模型加载力按照主动土压力强度，被动土压力强度4.1.1工况一 参照简明施工计算手册,开挖深度3.91m，未安装第一道支撑前，钢板桩为顶部悬臂板桩，结构则受力计算如下：假定钢板桩所需

5、入土深度为t，由内侧土的力矩为外侧土力矩的2倍可列：通过试算t0主动土压力与被动土压力为0的点即剪力为0则可列： t=3m Mmax=537.086-271.854=265.232KNmVmax=233.18KN故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.2工况二安装好第一道支撑，第二道支撑没有施作。此时钢板桩可看作为在第一道支撑处简支，按照单支撑板桩等值梁法计算，土压力零点距离挖土面为y。 建立模型： 受力布置图(KN/m）反力图（KN）弯矩图（KNm）剪力图（KN） 计算得钢板桩：、，最大支撑反力68.61KN作用在第一层围囹和支撑处。满足设计要求。4.1.3工况三 安装好第一道支撑，开挖深度7

6、.207m，按照单支撑板桩等值梁法计算，土压力零点距离挖土面为y。 建立模型： 受力布置图(KN/m）反力图（KN）弯矩图（KNm） 剪力图（KN）综上所述：，第一道支撑处反力满足设计要求。4.1.4工况四安装好第二道支撑，此时钢板桩可看作为在第一道、第二道处简支，按照等值梁法计算：同理y=1.52 受力布置图(KN/m）剪力图（KN）弯矩图（KNm） 反力图（KN）计算得钢板桩：、，最大支撑反力217.07KN。作用在第二层围囹和支撑处。则此时钢板桩的应力为故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.5工况五开挖至基坑底，开挖深度9.812m，此时钢板桩可看做为在第一道、第二道支撑处简支，按照等值

7、梁法计算： 故y=2.2m受力布置图(KN/m）剪力图（KN） 弯矩图（KNm） 反力图（KN）计算得钢板桩：、，最大支撑反力377.77KN。作用在第二层围囹和支撑处。则此时钢板桩的应力为故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.6工况六浇筑完封底混凝土，此时钢板桩可视为在第一道、第二道、封底混凝土处简支，则建模如下： 受力布置图(KN/m）剪力图（KN）弯矩图（KNm） 反力图（KN）计算得钢板桩：、，封底混凝土处最大反力为245.93KN，则此时钢板桩的应力为故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.6工况七 工况七与工况六相同 4.1.7工况八工况八与工况四相同4.1.8工况九 安装好第一道支

8、撑，开挖深度6.612m，按照单支撑板桩等值梁法计算，土压力零点距离挖土面为y。 故y=1.36 受力布置图(KN/m）剪力图（KN）弯矩图（KNm） 反力图（KN）计算得钢板桩：、，第一道支撑处最大反力为93.68KN，则此时钢板桩的应力为故此工况下钢板桩能够满足要求。 4.1.8工况十 工况十与工况九相同。4.2围囹计算围囹设四个脚撑和二道对撑，结构如下图 围囹及支撑结构图（m）各工况下层围囹受力情况如下表所示： 围囹受力工况第一层第二层第三层（封底）工况一000工况二68.6100工况三156.7300工况四103.74217.070工况五21.45377.770工况六68.34218.

9、95245.93工况七68.34218.95245.93工况八103.74217.070工况九93.68036.47工况十93.68036.47最大值156.73377.77245.934.2.1第一层围囹 工况三下：最大支撑反力156.73KN/m，即为作用在围囹上的均布荷载顺桥向围囹建模平面如下：受力布置图（KN/m）剪力图(KN)弯矩图（KNm） 反力图(KN) 围囹受力：、，斜撑最大支撑反力为791.16KN，对撑最大支撑反力为583.4KN。横桥向围囹建模平面如下：受力布置图（KN/m）剪力图(KN)弯矩图（KNm） 反力图(KN)围囹受力：、，对撑最大支撑反力为583.4KN，斜撑

10、最大支撑反力为791.16KN。选用400400双拼H型钢， 故第一层围囹采用400400双拼H型钢能满足受力要求。 4.2.2第二层围囹最大支撑反力377.77KN/延米，即为作用在围囹上的均布荷载，建模与4.2.1相同，反力为4.2.1的377.77/156.73=2.41，故围囹受力：、，对撑最大反力，斜撑最大支撑反力为。选用400400双拼H型钢，,，故第二层围囹采用400400双拼H型钢能满足受力要求。4.2.3第四层围囹（封底砼）1、 封底混凝土的厚度 假设板厚为0.3m，采用C30的混凝土封底。按照四边简支板计算，MX=245.93120.062=15.25KNm，取单位宽度为1m，W=0.015m3，满足设计要求。5对撑和斜撑检算对撑和斜撑采用螺旋钢管桩，各工况下斜撑和对撑受力情况如下表所示： 支撑受力支撑位置支撑受力第一层第二层斜撑791.161906.7对撑583.41405.99最大值第二层对撑承受轴向力采用螺旋焊管，管壁厚，最长对撑。根据长细比，查钢结构设计规范附表得稳定系数=0.665。自重弯矩满足要求。第二层斜撑承受轴向力采用螺旋焊管，最长斜撑。根据长细比，查钢结构设计规范附表得稳定系数=0.924。自重弯矩满足要求。19