钢板桩围堰支护结构计算书

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1、钢板桩堰支护结构计算书（总17页）-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-钢板桩围堰支护结构验算书设计校对审核二 O 一七年一月目录目录 错误!未定义书签。一、概述错误!未定义书签。计算说明 错误!未定义书签。施工流程 错误!未定义书签。计算依据 错误!未定义书签。计算参数及材料选择 错误!未定义书签。计算参数 错误!未定义书签材料选择 错误!未定义书签计算方法 错误!未定义书签。二、钢板桩围堰支护计算分析错误!未定义书签。#81墩钢板桩支护验算 错误!未定义书签。悬臂端允许最大跨度 错误!未定义书签钢板桩最小入土深度错误/未定义书签。基底抗隆起验算 错误!未定义书签钢板桩及内支撑结构验算

2、 错误!未定义书签#54墩钢板桩支护验算 错误!未定义书签。悬臂端允许最大跨度 错误!未定义书签钢板桩最小入土深度错误未定义书签。基底抗隆起验算 错误!未定义书签抗管涌验算 错误!未定义书签C30水下砼灌注厚度验算错误未定义书签。钢板桩及内支撑结构验算 错误!未定义书签A 匝道 1 号桥#7 墩钢板桩支护验算 错误!未定义书签。悬臂端允许最大跨度 错误!未定义书签。钢板桩最小入土深度错误/未定义书签。基底抗隆起验算 错误!未定义书签抗管涌验算 错误!未定义书签C30 水下砼灌注厚度验算 错误!未定义书签钢板桩及内支撑结构验算 错误!未定义书签底模板支撑计算 错误!未定义书签。工字钢强度验算 错

3、误!未定义书签牛腿焊缝强度验算 错误!未定义书签三、结论及意见 错误!未定义书签。、概述计算说明施工流程1. 总体施工方案根据现场施工场地的特点，陆域承台基坑拟采用钢板桩围护施工，水中墩采用 筑岛围堰作为施工平台、基坑采用拉森钢板桩围护；其余水中墩采用搭设施工 平台进行水中桩基钻孔施工后拆除桩位的平台，后采用拉森钢板桩围进行系梁 承台施工。2. 施工工艺流程1) 水中钢板桩围堰施工流程施工准备f测量定位f打设导向桩f安装导向架f打钢板桩f堰内抽水f安装 第二层钢板桩内支撑f堰内抽水、水下开挖f浇筑水下封底混凝土f清基堵漏 f破桩桩检f浇筑承台砼垫层f系梁(承台)施工及砼养护f浇筑墩身施工砼 养

4、护f逐层充水、拆除第二层内撑f拆除第一层内撑f拔桩、撤场。2) 承台施工流程(挂篮)根据施工图及高程放设钢板桩定位线f表层土下挖沟槽f根据定位线控设钢板 桩导向槽钢f整修平整施工机械行走道路f插打拉森W钢板围护桩f将围护桩 打设至指定标高f基坑开挖深度达f依次安装三角支架、围檩及水平内支撑f 继续往下挖2mf依次安装三角支架、围檩及水平内支撑f继续开挖至承台底下 f砼浇筑至承台底(四周预留集水沟)f抽水和破除桩头施工f进行承台施工 f回填土至承台顶f拆除水平内支撑、围檩、三角撑，拔除钢板桩。计算依据1. 钢结构设计规范(GB 50017-2003)2. 公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-

5、2004)3. 建筑基坑支护技术规程 (JGJ 120-2012)4. 深圳市深基坑支护技术规范 (SJG 05-2011)5. 简明深基坑工程设计施工手册6. 简明施工计算手册计算参数及材料选择计算参数1) 钢板桩围堰土层参数根据甬台温高速公路复线-温州灵昆至阁巷段工程第 4 合同段施工图设计工程地质勘探报告选取。2) 根据浙江省甬台温高速公路复线温州灵昆-阁巷段工程第4标段水中承 台、地系梁承台安全专项施工方案，现有38 处墩位施工需要钢板桩 围堰支护施工，详见表 1-1。材料选择1）本工程选用拉森桩（SKAP-W型，日标）宽40cm，重74kg/m拉森W型钢板桩参数（见下表1-2）图 1

6、-1 钢板桩横断面尺寸 表1-2拉森W型钢板桩参数表型号有效宽度W1/mm有效高度H1/mm腹板厚度t/mm长度L/m400x15540015512截面面积A/cm?惯性矩I/cm4截面模量W/cm.3理论重量Kg/m303386002037742）围檩结构采用2HW400M00型钢，转角斜支撑采用2HW400M00型钢,中间主支撑采用2HW400x400；表1-3 HW400M00型钢参数表型号截面面积A/cm2惯性矩I/cm4截面模量W/cm3理论重量Kg/mHW400x4006690033401723）强度检算控制指标：拉森桩SKAP-W型钢板桩强度控制值：o = 210MPa；Q235

7、钢材强度控制值：o = 170Mpa；计算方法根据简明施工计算手册和深圳市深基坑支护技术规范，对于多层支撑 板桩墙的简化计算，一般可采用盾恩近似法和等值梁法计算。1. 盾恩近似法A2. 等值梁法多支撑支护下端为弹性嵌固时，其弯矩图如图 21 所示，若在得出此弯矩图前 己知弯矩零点位置，并于弯矩零点处将梁(即桩)断开以简支计算，则不难看 出所得该段的弯矩图将同整梁计算时一样，此断梁段即称为整梁该段的等值 梁。对于下端为弹性支撑的单支撑挡墙其净土压力零点位置与弯矩零点位置很 接近，因此可在压力零点处将板桩划开作为两个相联的简支梁来计算。这种简 化计算法就称为等值梁法。为简化计算，常用土压力等于零点

8、的位置来代替正 负弯矩转折点的位置。计算土压力强度时，应考虑板桩墙与土的摩擦作用，将 板桩墙前和墙后的被动土压力分别乘以修正系数(为安全起见，对主动土压力 则不予折减)。()(b)(c)图2-1 -2等值梁法计算简图本文计算作出如下假设：1. 假设计算时取 1m 宽单位宽度钢板桩。2. 因土处于饱和水状态，为简化计算且偏安全考虑，不考虑土的粘聚力。3. 弯矩为零的位置约束设置为铰接，故等值梁相当于一个简支梁，方便计算。土压力计算采用不考虑水渗流效应的水土分算法，即钢板桩承受孔隙 水压力、有效主动土压力及有效被动土压力。相关声明1、甬台温高速公路复线 温州灵昆至阁巷段工程建设本身须符合其行业设计

9、规 范的要求和相关建设程序；2、本计算书中计算结果是依据委托方提供的资料进行分析计算所得；对所提供 基础资料的准确性或调整等其他因素造成的变化不承担责任。二、钢板桩围堰支护计算分析#81 墩钢板桩支护验算表2-1-1 土层参数表序号土层名称土层顶标高土层底标高土层厚度容重(kN/m3)内摩擦角()粘聚力(kPa)1粘土+2淤泥质粘土3淤泥1384淤泥1018悬臂端允许最大跨度按照等弯矩布置确定各层支撑的间距，根据拉森IV型钢板桩承受的最大弯矩确 定板桩顶悬臂端的最大允许跨度：.：6f w-6 X 210 X 2037 x 105h = 3= 3=267cm =2.67m3 Y K17.05 x

10、 0.79 x 103a实际悬臂长度hvh,满足要求。钢板桩最小入土深度t根据钢板桩入土的深度，按浅埋板桩墙原理计算，作用在桩后为主动土压力， 作用在桩前为被动土压力，为简化计算，土压力参数均采用加权平均值计算。 根据肯朗土压力理论，主动土压力系数为：K = tan2(45 -)，围堰开挖范围a2内的土质为淤泥质土，根据地勘报告，为简化计算，土压力参数均采用加权平 均值计算。主动土内摩擦角取值为,被动土内摩擦角取值为，重度y二m2,1 粘聚力 c=。则K = K = tan2(45 -) = tan2(45 -竺)=0.79。a p22。主动土压力为：P =y KH。a 1 a被动土压力系数：

11、K = tan2(45 +) = tan2(45 + 色6) = 1.20p22分别采用盾恩近似法和等值梁法计算。1. 盾恩近似法-yHK (h +1) = -y(K -K )t22 1 a i2 1 p a即： (K -K )t2-HK t-HK h =0p aaa i(1.20 - 0.79)t2 -4.7x0.79xt-4.7x0.79x3.5=0解得入土深度 t=故钢板桩的总长度至少为L=+=。2. 等值梁法1)计算反弯点位置，即利用钢板桩上土压力等于零的点作为反弯点位置，计算 其离基坑底面的距离y,在y处钢板桩主动土压力强度等于被动土压力强度，即 P = Ppa主动土压力：P =yK

12、 (h + y)a 1 a被动土压力：P =厂KK yp 1 pYKK y =yK (h + y)1 p 1 aKh0.79 x 4.7y = a = 5.71mKK - K 1.2 x 1.20 - 0.79pa式中K被动土压力修正系数，取 偏安全考虑，主动土压力常数项忽略不计。2)根据等值梁法计算原理，土压力零点处的支撑反力与该点以下钢板桩土压力 对桩底的力矩平衡，假设土压力零点以下钢板桩零点以下钢板桩埋深为x,建 平衡方程。申 8.4#76.4；一236.0Q = 88.4 kN ，T = 236kN ，T = 476.4 kNb 1 2由等值梁法可求算钢板桩的最小入土深度，设桩的反转点

13、以下x为最小入土深 度所在高程，则t = y + x，取工M = 00八Y( KKp-Ka)Q =X2b6x =6Qb= 6.92mY(KKpKa)t = 5.71 + 6.92 = 12.63m0 故钢板桩的总长度至少为 L=+=。综上，建议采用 18m 钢板桩。基底抗隆起验算 在基坑开挖时，由于坑内土体挖出后，使地基的应力场和变形场发生变化，可 能导致地基的失稳，例如地基的滑坡、坑底隆起及涌砂等。所以在进行支护设 计时，需要验算基坑稳定性，必要时应采取一定的防范措施使地基的稳定性具 有一定的安全度。基坑的稳定性验算主要包括边坡的稳定性验算、基坑的抗渗 流验算、基坑抗承压水验算和基坑抗隆起验

14、算。本次验算采用 Caguot 验算基坑稳定公式计算。 Caguot 等人认为坑底土沿支护结 构底水平面以下的曲线滑动，致使基底隆起。如以支护结构底的水平面为基准 面，非开挖侧面上的竖向应力q =(h + t) + q，开挖侧面上的竖向应力1q =Y t，根据滑动线理论，可推得：2Y (h +1) + q = ytK e兀tg由此可得入土深度 t 的计算公式为：yh + qyK e 冗tg申yp式中：t使坑底不隆起失稳需要的支护结构入土深度（m）；Y非开挖侧土的重度、开挖侧基坑底以下土的重度（kN/m3）； h基坑开挖深度（m）；q地面均布荷载（kN/m2），取q=20kN/m2；彷基坑地基土

15、内摩擦角（）； Kp被动土压力系数。p将数据代入计算公式得：y h + qy K e 兀 tg y=9.69m17.05 x 4.7 + 2017.05 x 1.20e 兀 tg 5.3 17.05p板桩的实际入土深度t t，满足要求0钢板桩及内支撑结构验算1）钢板桩验算假设板桩的最大弯矩截面在基坑底深度丫=处，求得每延米宽板桩墙的最大弯矩：M二 340.5kNm233.4-240.2-340.5M340.5 x106C =W 2037 x 103=167.2MPa c钢板桩强度满足要求。2）围檩及内支撑验算根据等值梁法，选取最不利工况下，第二层围檩处支撑反力T2=m，即为作用在 围檩上的均布

16、荷载，横向围檩建模平面如下：图2-2-4围檩及内支撑模型图得到弯矩图、应力图如下ZorJ图 2-2-6 应力图c = M = 192.5MPa c W故围檩及内撑需采用采用2HW400M00,满足受力要求#54 墩钢板桩支护验算水中基坑支护选取最不利的#54 墩进行计算,示意图如下。表22-1 土层参数表序号土层名称土层顶标高土层底标高土层厚度容重(kN/m3)内摩擦角()粘聚力(kPa)1淤泥质粘土62淤泥1383粘土1018悬臂端允许最大跨度按照等弯矩布置确定各层支撑的间距，根据拉森W型钢板桩承受的最大弯矩确 定板桩顶悬臂端的最大允许跨度：6f w-6 x 210 x 2037 x 105

17、h=3二=295cm=2.95m* 丫10 X 103w实际悬臂长度h0 t，满足要求。0 抗管涌验算 根据不发生管涌条件：YKxj式中：j=i xy = XYh 十 2t wK抗管涌安全系数，取K =y 土的浮容重，y =yy =17.64-10=7.64kN/m j 最大渗流力（动水压力）i 水头梯度t 排桩的入土深度h地下水到坑底的距离3.8+10.5 x 2 X10 E，计算得：j=i xy =工 xyh 十 2t wy k x j=，故满足要求C30水下砼灌注厚度验算根据计算建议现场采用15m拉森钢板桩，为确保基坑内施工作业安全及工程质 量，拟采用多层支撑及灌注C30水下砼加固措施来

18、实现基坑稳定。C30 水下砼采用的物理性质指标为：内摩擦角 45，重度y - 23.0 kN m3。计算水下砼灌注厚度仍采用“Caguot验算基坑稳定公式”，即要求：y tK e兀tg y （h +1） + q被 p主由于此计算比较复杂，为方便计算，采用试算法。假设水下砼灌注厚度为d=， 则计算如下：将数据代入计算公式得：y tK e*tg 17.64 x 10.2 x 1.12e*tg5.7被 p275.7kN / m2y t + q 190kN / m2主式中彷为基坑支护墙底处的地基土内摩擦角。则水下砼灌注厚度为d=时，满足要求。钢板桩及内支撑结构验算3）钢板桩验算假设板桩的最大弯矩截面在

19、基坑底深度丫=处，求得每延米宽板桩墙的最大弯 矩：M 二 52.86kNmmaxM52.86 x 106er =W2037 x 103=25.99MPa c钢板桩强度满足要求4) 围檩及内支撑验算根据等值梁法，选取最不利工况下，第二层围檩处支撑反力T2=m，即为作用在 围檩上的均布荷载，横向围檩建模平面如下：图 2-2-4 围檩模型图得到剪力、弯矩图如下图2-2-6弯矩图二0.8卫1.9罷尹5畫-超些严iki&iLi! 4图 2-2-7 反力图围檩弯矩Mmax=m，剪力Vmax=；同时求得斜撑和对撑的支反力R1=，R2=。 maxmax12c = = 38.1MPa c Wt 二一二 28.1MPa r It故围檩采用HW400M00,满足受力要求斜撑和对撑轴力分别为 R1=， R2=，Nc =A262.5x 103 = ii.96MPa c219.5 x 102故内撑采用HW400x400,满足受力要求