钢板桩计算书(2010.5.20)

中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩1目录1设计资料.....................................................12钢板桩入土深度计算...........................................12.1内力计算................................................12.2入土深度计算............................................23钢板桩稳定性检算.............................................33.1管涌检算................................................33.2基坑底部隆起验算........................................44围囹检算.....................................................54.1工况分析与计算..........................................54.1.1工况一.............................................54.1.2工况二.............................................64.1.3工况三.............................................74.1.4工况四.............................................84.1.5工况五.............................................94.1.6工况七............................................114.1.7工况八............................................124.1.8工况九............................................134.2围囹计算...............................................144.2.1顶层围囹..........................................154.2.2第一层围囹........................................164.2.3第二层围囹........................................17中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩24.2.4第三层围囹........................................174.2.5第四层围囹........................................185对撑和斜撑检算..............................................19中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩1南淝河特大桥连续梁主墩承台钢板桩围堰施工计算书1设计资料(1)桩顶高程H1：8.0m，汛期施工水位：7.0m。(2)地面标高H0：8m；基坑底标高H3：-1.54m；开挖深度H：9.54m。(3)封底混凝土采用C30混凝土，封底厚度为1m。(3)坑内、外土的天然容重加权平均值1r、2r均为：18.9KN/m3；内摩擦角加权平均值8.18；粘聚力C：24KPa。(4)地面超载q：按70吨考虑，换算后为10KN/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》中国建筑工业出版社P290页）钢板桩参数A=98.70cm2，W=2043cm3，=200Mpa，桩长18m。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：51.028.1845tgKoo2a）（95.128.1845tgKoo2pi）（钢板桩均布荷载换算土高度0h：mrqh53.09.18/10/0中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩2(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Ⅳ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：35351.09.182043102006rW6haK=2940mm=2.9mh1=1.11h=1.11*2.9=3.2mh2=0.88h=0.88*2.9=2.6mh3=0.77h=0.77*2.9=2.2m根据施工需要调整支撑布置h1=2.1m，h2=2.1m，h3=1.6层数为3层。受力简图见图2.1图2.1钢板桩受力简图2.2入土深度计算用盾恩近似法计算钢板桩入土深度中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩3主动土压力系数，被动土压力系数从上可知：51.0Ka、95.1Kp图2.2钢板桩计算简图根据假定作用在钢板桩AB段上的荷载ABCD，一半传至A点上，另一半由坑底土压力EBF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：0)(2HLKHxKxKKaaap084.023.951.023.951.0)51.095.1(2xxmx023.6根据入土部分的固定点，被动土压力合力作用点在离坑底x32处，所以钢板桩最下面一跨的跨度为0.84+4.012=4.852m处。故钢板桩的总长度至少为ml563.15023.654.9,即钢板桩长度为15.563m，入土深度为6.032m时能保证桩体本身的稳定性，选用18m钢板桩，实际入土深度为8.46m。3钢板桩稳定性检算3.1管涌检算中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩4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=8.54m，入土深度h2=x，最短的渗流途径如图2-1所示为h1+h2×2，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(5-107）公式得：bwrriK式中K为安全系数取1.7；水容重取3/10mKNrw；土的浮容重为3/9.8109.18mKNrb；水力梯度)2(xHHi；计算得mx89.3时，不会发生管涌。所需桩长ml43.1389.354.9选用18m钢板桩，则入土深度为8.46，反算抗管涌安全系数17.2K,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C,q，mh53.9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：mx46.8、mH54.9、2/10mKNq、8.18、KPaC24、安全系数7.1K)245(2tgeNtgq=5.69tgNNqc)1(=13.7810)46.854.9(9.1878.132469.546.89.18)(12qxHrcNxNrKcqs=3.54＞1.7即钢板桩打入深度8.46m，地基土稳定，不会发生隆起。中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩54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)(21hhrKpaa，被动土压力强度rhKpbb4.1.1工况一参照《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社P284,施作桩顶围囹和支撑后,开挖基坑至+4.6m，即3.4m深，未安装第一道支撑前，钢板桩为顶部简支的单锚浅埋板，则支撑受力为EpEaRa。假定钢板桩所需入土深度为t，222)4.3(82.451.0)4.3(9.1821)(21ttKtHrEaa22243.189.1895.12121ttrtKEpp为使钢板桩保持稳定，在钢板桩顶部力矩应等于零因此最小入土深度)43.18)4.3(82.4(24.3))4.3(82.4243.183()a(2)23(2222ttttEpEHEEtaPmt81.2KNEa879.185)81.24.3(82.42KNEp525.14581.243.182因此KNEERpaa354.40剪力为零的点据支撑点的距离hrKRhrKKaap取K=1.53，h=0.84m。MPaM90.3384.0354.40a20059.1620431090.333MPMPaWM＜中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩6aRVa5.110][08.4107.981035.4023MPfMPaARa＜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，开挖至标高+2.5，即5.5m深，第二道支撑没有施作。此时钢板桩可看作为在桩顶和第一道支撑处简支，基坑以下2m处固结的连续梁结构。则建模如下：受力布置图(KN/m）剪力图（KN）弯矩图（KN·m）计算得钢板桩：KNV51.88max、mKNM5.88max，最大支撑反力中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩7104.82KN。作用在第一层围囹和支撑处。则此时钢板桩的应力为MPaMPaWM2003.4310102043105.88363＜a5.110][97.8107.981051.8823maxMPfMPaAV＜故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.3工况三安装好第二道支撑，继续开挖至标高+0.4m处，即基坑7.6m深，此时钢板桩可看作为在桩顶、第一和第二道支撑处简支，在基底以下2m处固结的连续梁结构，则建模如下：受力布置图(KN/m）剪力图（KN）弯矩图（KN·m）中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩8计算得钢板桩：KNV84.137max、mKNM45.128max，最大支撑反力161.45KN。作用在第二层围囹和支撑处。则此时钢板桩的应力为MPaMPaWM2009.62101020431045.128363＜a5.110][97.13107.981084.13723maxMPfMPaAV＜故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.4工况四安装好第三道支撑，继续开挖至基坑底，底标高-1.54m处，即基坑9.54m深，此时钢板桩可看作为在桩顶、第一道、第二道和第三道支撑处简支，在基底以下2m处固结的连续梁结构，则建模如下：受力布置图(KN/m）剪力图（KN）弯矩图（KN·m）中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部南淝河特大桥承台钢板桩9计算得钢板桩：KNV91.175max、mKNM30.153max，最大支撑反力223.79KN。作用在第三层围囹和支撑处。则此时钢板桩的应力为MPaMPaWM2000.75101020431030.153363＜a5.110][82.17107.981091.17523maxMPfMPaAV＜故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.5工况五安装好第四道围囹和支撑，继续开挖至封底混凝土底面，即标高为-2.54m，此时钢板桩可看做为在桩顶、第一道到第四道支撑处简支，在基底