兰州中心滩黄河大桥承台基坑支护设计2011.4.16.

1、兰州市中心滩黄河大桥承台基坑支护结构方案设计 工程负责： 设 计：计 算： 校 核：设计单位：兰州理工大学建筑勘察设计院2011年4月15日目录一、工程概况2二、工程地质条件2（一）北岸4#墩3（二）南岸5#墩3三、设计依据3四、计算过程3（一）基本参数31、咬合钻孔桩参数32、冠梁参数33、内撑钢筋混凝土梁参数34、土体参数4（二）钢筋混凝土排桩计算41、土压力零点计算42、支点力计算63、嵌固深度设计值的计算74、桩身最大弯矩的计算95、计算桩身钢筋面积9（三）冠梁计算91、冠梁计算模型92、冠梁内力图103、冠梁配筋计算10（四）中间内撑钢筋混凝土梁计算12五、附件：基坑支护设计图13一

2、、工程概况中心滩黄河大桥项目是连接城关中心区与盐场分区的一条交通性次干道，是非常重要的沟通南北的重点工程，是完善路网结构的重要组成部分，是减轻雁滩黄河大桥交通压力的重要补充，可分配、分担滨河北路的交通流，减轻北滨河路的交通负荷。本工程北起北滨河路，南至南滨河路，包括一段主桥工程、两侧的引桥和引道工程。起点桩号为K0+000，终点桩号为K0+655.418，全长655.418m，其中在K0+261K0+491 段布设主桥。根据设计显示4#墩与5#为水中墩，处于黄河河道中，采用筑岛方法施工钻孔桩基础。承台施工前需进行基坑开挖，开挖深度大于10米。为了在中心滩黄河桥建设中不影响正常通行，河水不受污染

3、并且保证承台、桥墩的正常施工，安全质量得到保证。现场4#墩与5#墩深基坑开挖支护采用咬合钻孔桩护壁施工。为了保证咬合钻孔桩的稳定性，考虑在桩顶做一圈冠梁，且在中间设置四道内撑钢筋混凝土梁，在两端加设斜撑钢筋混凝土梁，具体平面布置见基坑支护平面布置图。二、工程地质条件黄河河床两岸底层主要由人工填土、卵石及基底的第三系泥质砂岩、砂质泥岩组成，地层结构较为简单；黄河河床主要由卵石及基底的第三系泥质砂岩、砂质泥岩组成。以下主要分述主墩位自上而下地层分布，具体桩位地质情况详见“地质详勘报告”。（一）北岸4#墩层人工杂填土（Q4ml）：该层分布厚度6.07.4m；本层主要为围堰施工填土及旧桥拆除建筑垃圾，

4、呈松散中密状态，工程性质不均匀。层卵石（Q4al+pl）：该层分布厚度为5.6m7.3m，呈中密密实状。层强风化泥质砂岩（N）：粒状结构，泥质胶结，节理裂隙不发育。层内夹有砂质泥岩薄层，层厚7.08.0m。层中风化砂质泥岩（N）：粒状结构，泥质胶结，节理裂隙不发育。层内夹有砂质泥岩薄层。本层最大钻进深度48.4m左右。（二）南岸5#墩层人工杂填土（Q4ml）：该层分布厚度4.05.0m；本层主要为围堰施工填土及旧桥拆除建筑垃圾，呈松散中密状态，工程性质不均匀。层卵石（Q4al+pl）：该层分布厚度为6.0m7.0m，呈中密密实状。层强风化泥质砂岩（N）：层厚7.58.0m，粒状结构，泥质胶结，

5、节理裂隙不发育。层中风化砂质泥岩（N）：粒状结构，泥质胶结，节理裂隙不发育。层内夹有砂质泥岩薄层。本层最大钻进深度48.0m左右。三、设计依据1、乙方提供的总平面图。2、建筑基坑支护技术规程JGJ120-99。3、混凝土结构设计规规范GB50010-2002。4、其它相关工程技术规范、规程的规定。四、计算过程（一）基本参数1、咬合钻孔桩参数咬合钻孔桩桩径采用1000mm，钢筋混凝土桩和素混凝土桩咬合100mm，桩间距按2.0m考虑，桩混凝土强度等级采用C20，纵向受力钢筋采用HRB335级，箍筋采用HPB235级。2、冠梁参数冠梁截面采用1000mmX1200mm矩形截面，混凝土强度等级采用C

6、20，纵向受力钢筋采用HRB335级，箍筋采用HPB235级。3、内撑钢筋混凝土梁参数内撑钢筋混凝土截面采用700mmX700mm方形截面，混凝土强度等级采用C20，纵向受力钢筋采用HRB335级，箍筋采用HPB235级。4、土体参数基坑开挖设计深度9.0m，基坑设计土体参数选取见下表。表1 基坑设计土体参数土层序号岩土名称土层厚度（m）重度粘聚力内摩擦角界面粘结强度（kPa）杂填土5.01751530卵 石6.022040200强风化泥质砂岩8.0212532120（二）钢筋混凝土排桩计算1、土压力零点计算(1) 主动土压力强度计算由于，所以填土表面将开裂，开裂深度：由于，所以，B点上部，即

7、填土层底部主动土压力强度：B点下部，即卵石层顶部主动土压力强度：C点上部，即卵石层底部主动土压力强度：C点下部，即砂岩层顶部主动土压力强度：设D点为弯矩零点，此外，弯矩零点与基坑底面的距离为：，当时，D点处的主动土压力强度： (2) 被动土压力计算C点上部，即卵石层底部，被动土压力强度：C点下部，即砂岩层顶部，被动土压力强度：D点处，即砂岩底部被动土压力强度： 则解得，不满足要求。当时，此时D点为弯矩零点则 点被动土压力强度：令，即，解得，即从而得出， 2、支点力计算(1) 主动土压力AB段主动土压力： 作用点距弯矩零点的高度为：BC段主动土压力： 作用点距弯矩零点距离：(2) 被动土压力作用

8、点距弯矩零点的高度：图1 排桩土压力及支点力Tc1计算简图由图1知：,3、嵌固深度设计值的计算设嵌固深度，见计算简图2，假设（1）主动土压力的计算 ,图2 排桩嵌固深度计算hd计算简图， （2） 被动土压力的计算 则 （3） 求由式其中则 整理，得令，解得，取嵌固深度4、桩身最大弯矩的计算基坑最大弯矩位于基坑底面以上。设弯矩最大值位置，即桩身剪力为0位置在填土层以下则即也即解得，取则最大弯矩点距基坑底面距离为：则最大弯矩值为5、计算桩身钢筋面积 由公式 ，计算所需配筋为： 桩的保护层厚度取50mm，桩身混凝土强度等级C20，桩身纵筋采用HRB335级钢筋，经过计算桩身配筋面积实配1622，面积

9、 配筋率 <5%，满足要求。（三）冠梁计算前面已求得单位宽度内的的支点反力为255.56kN，桩间距2.0m，则每根支护桩的桩顶支点反力为T=511.12kN。1、冠梁计算模型建立冠梁计算模型如下图3所示：图3 冠梁计算模型图2、冠梁内力图根据前述计算模型，冠梁的弯矩图和剪力图如下图所示：图4 冠梁弯矩图图5 冠梁剪力图由图可知，冠梁跨中最大正弯矩为2015.27，支座最大负弯矩为2628.62，最大剪力为1285.10 kN。3、冠梁配筋计算（1）跨中最大正弯矩配筋计算截面有效高度：判断是否需要采用双筋截面： 所以采用单筋截面即可满足要求。选配1425（）且，满足要求。（2）支座最大负弯矩配筋计算同前所述，单筋截面即可满足要求。选配1825（）且，满足要求。（3）箍筋配筋计算1）验算截面尺寸 ， 属厚腹梁，验算截面符合条件。2）验算是否需要计算配置箍筋 需要进行计算配箍。3）箍筋数量计算 则 选取10六肢箍，即，取s=100mm，即箍筋用量610100。 配箍率： 最小配箍率： 满足要求。（四）中间内撑钢筋混凝土梁计算对于内撑钢筋混凝土梁，其计算模型可按轴心受压构件考虑，其所受轴力为（1.