宿淮铁路某桥墩钢板桩围堰计算实例

PAGEXXX单位第13页共13页xx89#、90#墩钢板桩围堰计算书一、工程概况xx铁路跨越xx，东偏泓89#、90#墩承台施工拟采用钢板桩围堰施工方案，承台尺寸为10.4m×6.5m×3m;桥位处地质分别为粉土、粉质粘土。钢板桩采用拉森=4\*ROMANIV型钢板桩，长度为18m，围堰平面尺寸12×8m，共设置二道内支撑。围堰顶高程为11.5m，承台底高程为+2.12m，围堰底标高为-3.5m,设计方案图如下：围堰立面图支撑平面图二、验算依据(1)《深基坑工程设计施工手册》(龚晓南主编)建筑业出版社，2004.7。(2)《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99。(3)《基础工程》(凌治平、易经武主编)人民交通出版社，2004.7。(4)《土力学和基础工程》(下册)(刘成宇主编)中国铁道出版社1981.4。(5)《简明深基坑工程设计施工手册》(赵志缙主编)中国建筑工业出版社2000.4。(6)钢结构设计规范(GB50017-2003)。(7)《简明施工计算手册》(第三版)(汪正荣主编)中国建筑工业出版社2005.7。三、基本参数1、地质资料(现场提供)基础开挖处土层为粉土、粉质粘土，根据规范，估取内摩擦角为25°，容重为18.5kN/m3，土层粘聚力C＝25kPa，主动土压力系数：Ka＝tg2(45－φ/2)＝0.406，被动土压力系数：Kp＝tg2(45＋φ/2)＝2.464，施工荷载不考虑。2、结构参数(现场提供)围堰钢板桩采用拉森=4\*ROMANIV型钢板桩，截面模量为2037cm3/m。四、计算内容1、围堰受力计算工况1：抽水至第二层支撑下50cm（抽水深度5.16m）时，第一层支撑受力处于最不利状态，受力情况分析如下：(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：式中－基坑底面处钢板桩墙后的主动土压力强度值；K－被动土压力修正系数，土的内摩擦角为150时，K取1.4；－土体容重；－基坑开挖深度；(2)内力计算：计算简图弯矩图支撑反力图F1=75.63kN，Mmax＝132.53kN·m工况2：开挖至承台下50cm时，第二层支撑受力处于最不利状态，受力情况分析如下：(1)计算反弯点位置：(2)内力计算：计算简图弯矩图支撑反力图P0=88.21kNF1=13.18kN，F2=256.33N，Mmax＝118.83kN·m(3)钢板桩零点以下入土深度的确定：采用等值梁法计算原理，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埋深为x，建平衡方程：(4)钢板桩入土深度计算：t0＝x＋y＝2.75＋1.22＝3.97m，t＝1.1t0＝1.1×3.97＝4.37m，钢板桩长度l＝9.38+4.37＝13.75m，应采用15米长板桩。综上：F1max＝75.63kN，F2max＝256.33kN，最大弯矩Mmax＝132.53kN·m（平均由2.5片钢板桩承受）。2、钢板桩抗弯强度检算：满足3、边梁及内支撑受力计算：(1)第一层支撑第一层内支撑采用2I40a，F1max＝75.63kN。I40a：翼缘宽度：b=14.2mm；毛截面面积：A=86.1cm2；半截面面积矩：Sx=631.2cm3；截面惯性矩：Ix=21720cm4；截面模量：Wx=1090cm3。［σ］=215MPa［τ］=125MPa将边梁及内支撑看做四角加有固定铰支座的整体平面刚架结构，利用结构力学求解器进行受力分析，计算受力图如下：受力分析图弯矩图剪力图轴力图边梁及内支撑最大弯矩值：Mmax＝345.15kN·m边梁及内支撑最大剪力值：Qmax＝450.56kN边梁及内支撑最大轴力值：Nmax＝380.40kNσmax=Mmax/Wx=158.33MPa<［σ］=215MPaτ=Q/(I/S)/b=4.6MPa<［τ］=125MPa斜撑可受轴力N=86.1cm2×2×160MPa=2755200N=2755.2KN＞Nmax满足。(2)第二层内支撑：第二层内支撑采用3I56a，F2max＝256.33kN。I56a：腹板厚度：tw=12.5mm；翼缘宽b=16.6cm，毛截面面积：A=135cm2；半截面面积矩：Sx=1368.8cm3；截面惯性矩：Ix=65590cm4；截面模量：Wx=2342cm3。［σ］=215MPa［τ］=125MPa将边梁及内支撑看做四角加有固定铰支座的整体平面刚架结构，利用结构力学求解器进行受力分析，计算受力图如下：受力分析图弯矩图剪力图轴力图边梁及内支撑最大弯矩值：Mmax＝1170.98kN·m边梁及内支撑最大剪力值：Qmax＝1528.44kN边梁及内支撑最大轴力值：Nmax＝1293.61kNσmax=M