钢板桩围堰计算书

1、新建宁启铁路南通至启东段工程标桥梁深基坑钢板桩围堰计算书编制： 审核： 批准： 中铁十五局集团有限公司宁启铁路通启段标项目经理部二一六年一月五日目录1工程概况12设计方案13结构验算13.1计算参数2土参数23.1.2.钢板桩桩参数3型钢参数33.1.4.工字钢参数43.2单锚式钢板桩支护计算43.3带支撑钢板桩计算83.4水中多内支撑钢板桩围堰124结论17钢板桩围堰计算书1工程概况本标段桥梁全长27.3km，桥梁占比为63.96，并多次跨越等级道路及通航河流。桥梁下部结构采用钻孔灌注桩基础，钢筋混凝土承台，桥墩采用单线圆端形桥墩，桥台采用单线矩形空心台。到承台众多，尺寸不一，施工现场条件多

2、样。采取钢板桩支护的承台主要有基坑深度3米以内不适合放坡开挖承台，基坑深度3-5米靠近公路等建筑物的承台基坑，基坑深度5-7米频临河道或部分涉水承台。2设计方案（1）基坑深度3米以内，最大边长小于等于12.1米：采用9米长拉森IV钢板桩，基坑内不舍内支撑，在基坑顶部设置一道围楞，围楞采用双拼400*400mmH型钢或双拼I40a 型工字钢。支护形式见附图(2) 基坑深度3-5m米，最大边长小于等于20.5米：采用12米长拉森IV钢板桩，基坑设一道内支撑，支撑位置在承台顶面以上.围楞 和内支撑采用双拼400*400mmH型钢或双拼I45b 型工字钢。（主要用于新江海河114#、115#、352#

3、、353#墩）支护形式见附图（3）基坑深度5-7m米需设置封底混凝土的涉水墩位，最大边长小于等于17.6米：采用15米长拉森IV钢板桩，基坑设三道内支撑，基坑顶部一道，承台顶一道，封底混凝土顶部一道（封底混凝土施工完毕达到强度要求后拆除施工承台），围楞和内支撑采用双拼400*400mmH型钢。（主要用于涉水、涉路特殊孔跨墩位）3结构验算由于钢板柱围堰的入土深度较大，土体对入土部分的围堰起到了嵌固作用，此时围堰上端受到内撑的支撑作用，下端受到土体的嵌固支承作用。但是，由于内撑对钢板桩围堰是弹性支撑，并不是完全刚性，因此，在计算中，先假设内撑对钢板桩为刚性支撑，计算出钢板桩作用于圈梁的反力。等值梁

4、法计算钢板桩围堰，为简化计算，常用土压力等于零点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）。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）.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。（3）.本工程土压力计算采用不考虑水渗流效应的水土分算法，钢板桩承受主动土压力及被动土压力。涉水墩处河床较高，钢板桩外侧主要为土体，按钢板桩顶部至顶板全部承受土压力计算。（4）根据地质资料，桥区主要为粉土，粉砂及粉质粘土，以粉土为主，土参数取三种土的

5、均值（偏于安全）。3.1计算参数3.1.1土参数类型天然容重 kN/m2粘聚力kPa内摩擦角Ka Kp 粉土18.811.917.90.531.89粉砂19.14.829.30.342.91粉质黏土18.08.011.30.671.49均值18.68.219.50.502.003.1.2.钢板桩桩参数 型号尺寸每根每米宽有效宽度有效高度厚度截面积截面二次力矩截面系数单重截面积截面二次力矩截面系数单重mmmmmmcm2cm4cm3kg/mcm2cm4cm3kg/mSKSP-III4001251376.42222022360191168001340150SKSP-IV40017015.596.99

6、467036276.1242.53860022701903.1.3.H型钢参数 H高度；B宽度；t1腹板厚度；t2翼缘厚度；r工艺圆角类别型号(高度宽度)截面尺寸/mm截面面积/cm2理论重量/kgm截面特性参数HBt1t2r惯性矩/cm4惯性半径/cm截面模数/cm3IXiXWX400400132124219.51726669017.533403.1.4.工字钢参数类别截面面积/cm2理论重量/kgm截面特性参数惯性矩/cm4惯性半径/cm截面模数/cm3回转半径cmIXSXWXiX40a86.0767.5621714631.21085.715.8845b111.487.4533759887

7、.11500.417.413.2单锚式钢板桩支护计算单锚式钢板桩主要用于一般承台基坑支护，基坑深度在3米以内，钢板桩悬臂长度取3.5米，不设内支撑,基坑最大边小于等于12.1米。以新江海河特大桥311#墩为例。（1）最小埋入深度计算计算桩板上土压力强度等于零的点距离挖土面的距离y。采用等值梁法计算，钢板桩宽度取1m,钢板桩的被动土压力修正参数取值K=1.6 (简明施工计算手册)P0 挖土面处板桩墙后的主动土压力强度值；Kp 被动土压力系数；K 被动土压力修正系数，取值1.6； Ka 主动土压力系数； 土的重度 （简明施工计算手册）按简支梁计算等值梁的最大弯矩及两个支点的反力见下图：等值梁受力图

8、 等值梁弯矩图Ra=26.04kNPc=41.50kNMmax=41kNm计算板桩的最小入土深度t, t0=y+x（x根据pc和桩前被动土压力对桩底端的力矩相等求得）t0=y+x=2.88m t=1.1 t0 =3.17 (简明施工计算手册)钢板桩长度：3.5+3.17=6.67m 取9米。（2）强度验算：（3）围楞计算每边围楞为两端固定受均布载荷，简化为受均布载荷的简支梁，长度按最大基坑取值，长度为12.1米。围楞采用双拼400*400H 型钢。（4）稳定性计算地基稳定力矩与转动力矩之比称为抗隆起安全系数，以K表示 ，Ks1.2表示安全。 式中Nq、Nc -按Prandtl公式时，c-土的粘

9、聚力(kPa)； -土的内摩擦角（）；-土的重度(kN/m3)； t-支护结构入土深度(m);h-基坑开挖深度(m); q-地面荷载(kPa)。（5）基底管涌计算：不发生管涌条件为大于1.5t 板桩入土深度；h地下水位至坑底的距离（即地下水形成的水头差）；地下水的重度；土的浮重度 简明施工计算手册3.3带支撑钢板桩计算带支撑钢板桩主要用埋深在5米以内承台基坑支护，基坑深度在5米以内，支撑设在距基坑顶。以新江海河特大桥353#墩为例计算。(1)计算入土深度计算桩板上土压力强度等于零的点距离挖土面的距离y。采用等值梁法计算，钢板桩宽度取1m,钢板桩的被动土压力修正参数取值K=1.6 (简明施工计算

10、手册)P0 挖土面处板桩墙后的主动土压力强度值；Kp 被动土压力系数；K 被动土压力修正系数，取值1.6； Ka 主动土压力系数； 土的重度 （简明施工计算手册） 按简支梁计算等值梁的最大弯矩及两个支点的反力见下图：等值梁受力图等值梁弯矩图Ra=53.17kNPc=84.71kNMmax=119.62kNm计算板桩的最小入土深度t, t0=y+x（x根据pc和桩前被动土压力对桩底端的力矩相等求得）t0=y+x=4.11mt=1.1 t0 =4.52 (简明施工计算手册)钢板桩长度：5+4.52=9.52m 取12米。（2）强度验算：（3）围楞计算：每边围楞为两端固定受均布载荷，简化为受均布载荷

11、的简支梁，长度按最大基坑取值，长度为20.5米。围楞采用双拼400*400H 型钢（4）稳定性计算地基稳定力矩与转动力矩之比称为抗隆起安全系数，以K表示 ，K1.2表示安全。 式中Nq、Nc -按Prandtl公式时，c-土的粘聚力(kPa)； -土的内摩擦角（）；-土的重度(kN/m3)； t-支护结构入土深度(m);h-基坑开挖深度(m); q-地面荷载(kPa)。（5）基底管涌计算：不发生管涌条件为大于1.5t 板桩入土深度；h地下水位至坑底的距离（即地下水形成的水头差）；地下水的重度；土的浮重度 简明施工计算手册3.4水中多内支撑钢板桩围堰多支撑钢板桩主要用基坑深度在7米，封底混凝土1

12、米，基坑开挖深度在8米以内，在封底混凝土浇筑前设置3道内支撑，封底混凝土浇筑后拆除最下面一道内支撑。以新江海河298号墩为例计算。（1）最小埋深计算计算桩板上土压力强度等于零的点距离挖土面的距离y。采用等值梁法计算，钢板桩宽度取1m,钢板桩的被动土压力修正参数取值K=1.6 (简明施工计算手册)P0 挖土面处板桩墙后的主动土压力强度值；Kp 被动土压力系数；K 被动土压力修正系数，取值1.6； Ka 主动土压力系数； 土的重度 （简明施工计算手册）按简支梁计算等值梁的最大弯矩及两个支点的反力见下图：等值梁受力图等值梁弯矩图Ra=13.73kNRb=116.01kNRc=186.3Pd=36.6

13、2kNMmax=45.98kNm计算板桩的最小入土深度t, t0=y+x（x根据pc和桩前被动土压力对桩底端的力矩相等求得）t0=y+x=3.57mt=1.1 t0 =3.93 (简明施工计算手册)钢板桩长度：8+3.93=11.93m 取15米。（2）强度验算：（3）围楞计算：每边围楞为两端固定受均布载荷，简化为受均布载荷的简支梁，长度按最大基坑取值，长度为17.6米。围楞采用双拼400*400H型钢（4）稳定性计算地基稳定力矩与转动力矩之比称为抗隆起安全系数，以K表示 ，K1.2表示安全。 式中Nq、Nc -按Prandtl公式时，c-土的粘聚力(kPa)； -土的内摩擦角（）；-土的重度(kN/m3)； t-支护结构入土深度(m);h-基坑开挖深度(m); q-地面荷载(kPa)。（5）基底管涌计算：不发生管涌条件为大于1.5t 板桩入土深度；h地下水位至坑底的距离（即地下水形成的水头差）；地下水的重度；土的浮重度 简明施工计算手册(6)围堰整体抗浮验算封底砼采用C25，施工厚度为2m，围堰尺寸：17.6m12.3m；水下C25混凝土设计值ftd=1.27MPa，考虑为施工阶段混凝土的允许弯拉应力取1.