天津大桥钢板桩围堰施工设计计算书

PAGEPAGE8钢板桩围堰施工设计XX集疏港公路二期中段1标段项目经理部【摘要】XX大桥水中墩施工采用先成桩后下钢围堰的施工技术，围堰结构形式为单层止水钢板桩围堰，围堰自承台顶面以上设置三道支撑，结构安全可靠，施工快，节省工期，降低施工成本。【关键词】钢板桩围堰施工设计1、工程概况1.1工程概况XX大桥桥址位于XX入海口处，新港船闸和防潮闸内侧。桥梁起点位于XX南岸现状XX大桥收费站处，终点止于新港二号路，与城区段高架桥相接，桥梁全长2030米，其中6#、7#、10#～19#墩属水中墩施工,6#、7#墩位于渔船闸引河河道内，16#～19#墩位于XX主河道内，设计常水位为1.0m，汛期最高水位为2.5m，承台顶高程均低于河床清淤底高程，最低处标高为-8.0米。1.2地质情况XX大桥水中墩位处的设计土层依次为：-1粉质黏土、-2黏土、-3粉质黏土，其中-1粉质黏土层厚1.1m，内摩擦角取25°，容重取18KN/m3；-2黏土层厚8.1m，内摩擦角取25°，容重取18KN/m3，粘聚力10KN/m2；-3粉质黏土层厚3.8m，内摩擦角取30°，容重取20KN/m3。1.3气候及水文XX大桥是中国华北地区主要的大河之一。XX流域属大陆季风性气候区，平均年降水量为548mm。降水量年内分配不均匀，多年平均汛期降水量(6－9月)占全年的75％一85％。降水量年际变化很大。2、钢板桩入土深度验算考虑到本桥施工工期紧、任务重，采用沉井施工、钢吊箱施工等常规的水中承台施工工艺无法满足施工要求，决定采用单层止水钢板桩围堰进行水中墩柱、承台施工，为方便施工，节省工期，降低施工成本，选择合理的长度，保证结构安全，需要对钢板桩长度进行验算。2.1钢板桩入土深度检算选取基坑开挖深度最深的17#墩承台进行计算分析，其主要参数为：钢板桩选取18m长，钢板桩桩顶标高为3.0m，河床标高为-5.65m,承台顶标高为-6.0m。施工水位按汛期最高水位考虑计算，水深2.5+5.65=8.15米，折算成-1粉质黏土高度h1′=81.5÷18=4.53m,则PA=4.53×18×0.406=33.1KN/m2.1.1主动土压力系数为：-1粉质黏土：则主动土压力为：PB1=(4.53+1.1)*18*0.406=41.14KN/m2折算成-2黏土h2/=(4.53+1.1)*18/18=5.63m-2黏土层：则主动土压力为：PB2=5.63*18*0.406=41.14KN/m2PC1=18(5.63+8.1)*0.406=100.34KN/m2折算成中粗砂土h3/=(5.63+8.1)*18/20=12.36m-3粉质黏土层：则主动土压力为：PC2=20*12.36*1/3=82.38KN/m2PD1=20*(12.36+0.15)*1/3=83.4KN/m22.1.2被动土压力系数为：-1粉质黏土：-2黏土层：-3粉质黏土层：2.1.3设距基底y处钢板桩前的动土压力等于钢板桩后的主动土压力，即零点计算：2.1.4钢板桩入土深度的确定，采用等值梁法进行计算，即t0=x+y，其中x根据Pc和钢板桩C点以下部分的被动土压力与主动土压力之和对桩底端力矩相等求得。由力矩分配法计算得受力图如下：Pc=19.57KN第一道内支撑横梁受力为：29.79KN/m第二道内支撑横梁受力为：160.34KN/m第三道内支撑横梁受力为：201KN/m钢板桩围堰受到的最大弯矩在6.2米处（从围堰顶算）。t0=x+y=0.7+1.27=1.97m，则t=1.2×t0=2.36m经计算钢板桩入土深度为7m＞2.36m米，满足了入土深度要求。2.2钢板桩强度受力检算根据受力图得知钢板桩在6.2m处所受弯矩最大，即Mmax=48.21KN.m，由所以钢板桩满足受力要求3、钢板桩围堰设计3.1内支撑形式依据设计图纸要求，水中承台尺寸为6.4×17.4×2.0m，结合桥址处的地质及水文情况，采用德国拉森Ⅳ型,钢板桩截面模量为2037cm3，极限应力为200MPa。围囹尺寸为9.6×20m。为确保整个围囹的刚度和稳定性，竖向设立三层支撑，间距以承台顶至钢板桩顶平均分配；每层支撑的周边导梁采用双I45工字钢卧放，在框架四角增设四角斜撑，焊接I30工字钢做牛腿把内支撑固定在钢板桩上（围堰设计立面图如下）。3.2内支撑受力检算内支撑体系为多次超静定结构，这里计算时，假设每边横梁为多跨连续梁进行，这样更为安全。3.2建立边梁受力图如下：横梁抗弯计算如下：=两片I45b工字钢的截面模量为：1500cm3×2=3000cm3>664cm3即采用两片I45b工字钢满足受力要求。围囹内内撑主要受轴向压力作用，主要进行长细比计算和抗压计算，计算如下：八字撑计算：F=71.14KN轴向受压计算：<122.4cm2采用二片I30a工字钢满足要求。中间横撑计算：F=278.11KN轴向受压计算：<222cm2采用二片I45b工字钢满足要求。3.2第三道内支撑结构图如下：建边梁受力图如下：横梁抗弯计算如下<3×1500=4500cm3边梁采用三片I45b型工字钢满足受力要求。围囹内内撑主要受轴向压力作用，主要进行长细比计算和抗压计算，计算如下：八字撑计算：F=479.97KN轴向受压计算：<61.2cm2×3=183.6cm2采用三片I30a型工字钢满足要求。中间横撑计算：F=1876.48KN轴向受压计算：<111cm2×3=333cm2采用3片I45b型工字钢满足要求。3.2.3第二道支撑梁横梁受力计算：第二道内支撑结构和第三道内支撑结构相同,而F3=21