承台钢板桩围堰施工计算书.docx
承台钢板桩围堰施工计算书1设计资料(1)桩顶高程HL13.203m,施工水位:11.88m。(2)地面标高Ho：12.703m；基坑底标高H3：3.291m；开挖深度H：9.412m。(3)封底混凝土采用C30混凝土，封底厚度为0.3mo(3)坑内、外土的天然容重加权平均值八：19.1KN11内摩擦角加权平均值8=16.5。；坑内、外土的粘聚力C：9.8KPa°士的性质序号土类型层厚天然重度内摩擦角粘聚力1填筑上5.13317.810122粉上2.219.720.59.23淤泥质粉质黏上21.218.68.46.84粉土5.9672022.28.8平均值19.116.59.8(4)地面超载仆按70吨考虑，换算后为20KNm20(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=236cm2,W=2037cm3,同二200MPa,桩长15mo2钢板桩入土深度计算1.1 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：K=tg2(45o-)=0.558H02P=tg2(45°+亍)=L79(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:j6×200×105×2037 - V-19.1×0.558二284InlnI= 2.841m根据等弯矩支撑布置为h=2.8m,hl=3.1m,层数为2层；施工时调整为h=2.5m,hl=3.297mo简图见图2.1田苧(2H4dO×4OO)063O×>B (2HW4C0×40Q)解二房为支撑×C30M图2.1钢板桩简图2. 2入土深度计算用盾恩近似法计算钢板桩入土深度主动土压力系数，被动土压力系数从上可知：Ka=O.558、K=1.79根据荷载作用在钢板桩,一半传至A点上,另一半由坑底土压力MB'R，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：（1.79-0.558）X2-0.558×5.297×4.015=O%=3.n故钢板桩的总长度至少为/=9.812+3.1x1.2=13.53帆，即钢板桩长度为13.53m0选用15m钢板桩满足设计要求。3钢板桩稳定性检算2.1 管涌检算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hl=8.489m,入土深度h2=x,最短的渗流途径如图2T所示为hl÷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（5T07）公式得：K×i×rw<rb式中K为安全系数取1.7；水容重取a=10KTV"z3;土的浮容重为4=19.1-10=9.1KN/疝；水力梯度i="+("+2x);计算得x3.68m时，不会发生管涌。所需桩长/=9.812+3.68=13.492/W选用15m钢板桩满足设计要求，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,/2=9.31前抗隆验算方法。根据基础工程中国建筑工业出版社P308页(8-30)公式：x=5.188h>H=9.312/刀、q=第KN/病、。=16.5°、C=9.8KPa.安全系数K=I.4Ng=*叫g2(45+")=4.539_r/Nq+eNc_19.1y5.188x4.539+9.8x19947_9.45-rSH+x)+q19.1×(9.312+5.188)+20即钢板桩打入深度5.188m,地基土稳定，不会发生隆起。4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pa=Kg+2),被动土压力强度ph=Kbrh4. 1.1工况一参照简明施工计算手册，开挖深度3.91m,未安装第一道支撑前，钢板桩为顶部悬臂板桩，结构则受力计算如下：假定钢板桩所需入土深度为t,由内侧土的力矩为外侧土力矩的2倍可列：2.442?_25.08U2-99.556/-194.632=0通过试算t<0主动土压力与被动土压力为0的点即剪力为0则可列：24.422?_23.932/-149.319=0t=3mMmax=537.086-271.854=265.232KNmCM243.64×IO3八，。小=130.21MPa<270MPaW2037Vmax=233.18KN=9.88M& V" = 160 MPaRa_233.18XIO3A23600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，第二道支撑没有施作。此时钢板桩可看作为在第一道支撑处简支，按照单支撑板桩等值梁法计算，土压力零点距离挖土面为Yo悯板株的被动土压力修正系数表3-8土的内摩擦角340,35*30,25,20,15,WK2.32.001.801.701.601.401.20,0.350.400.470.550.640.751.00J(Hy+q)-2c(区+K&)，=八K×Kp-K)0.558×(3.91×19.1+20)-2×9.8×(558+1.5×L79)=U.oj19.1×(1.5×1.79-0.558)建立模型:山“用HHUIiIl川iu川川姗川IliwHin(1)IJO受力布置图(KNm)反力图(KN)弯矩图(KN m)剪力图(KN)计算得钢板桩：匕a=39.66KN、MmaX=2413KN加，最大支撑反力68.61KN作用在第一层围囹和支撑处。cM24.13×IO6-cn-crc加=一=r=11.85MPaV270MPaW2037XlO3=&=3966xl0=,68MPa<f=160MPaA236x100满足设计要求。4.1.3工况三安装好第一道支撑，开挖深度7.207m,按照单支撑板桩等值梁法计算，土压力零点距离挖土面为y。修板班的枪动土压力修正系It赛8士的内摩擦角中40,3S*30,25,20,110,K2.32OO1.801.701.601.401.20,0.350.400.47O.SS0.640.751OO二K/Hy+q)-2C(区+K回Y(KxKp-K)0.558×(7.207×19.1+20)-2×9.8×(0.558+1.5×Vi?79)19.1×(1.5×1.79-0.558)建立模型：vvvHH受力布置图(KNm)316M77IOtSMocmVV NM |卬3 Kf V VMVvWWHUUlHlI丫“1YvVTrTvan反力图(KN)弯矩图(KNm)剪力图(KN)综上所述：MmaX=215.94KN*VM=I27.79KN,第一道支撑处反力Q=156.73KNcM215.94×IO6“=一=106MPa<270MPaW2037×103DIrY"lm1v3=:-=5.41MPa<7=160MPaA236x100满足设计要求。4.1.4工况四安装好第二道支撑，此时钢板桩可看作为在第一道、第二道处简支,按照等值梁法计算：同理y=L522314IOtSI I Ir >ccc yjvviivV'fvVv'fVVv -woolcc VvMyvYvWVVVvyyVyy ¼04 y v受力布置图(KNm)剪力图(KN)弯矩图(KNm)(八j反力图(KN)计算得钢板桩：VmaX=I36.86KN、MmaX=89.67KNm,最大支撑反力217.07KNo作用在第二层围囹和支撑处。则此时钢板桩的应力为89.67 × IO62037 ×103= 44M<270MPa= 5.8M< = 160MPaRa_136.86XIO3A236×100故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.5工况五开挖至基坑底，开挖深度9.812,此时钢板桩可看做为在第一道、第二道支撑处简支，按照等值梁法计算:Ka(H7+夕)-2C(灰+R)y=y(KxKp-K)0.558×(9.812×19.1+20)-2×9.8×(0558+1.5×L79)CC19.1×(1.5×1.79-0.558)=2.2故y=2.2mIlllS(1)250101.44受力布置图(KNm)剪力图(KN)反力图(KN)计算得钢板桩：VmaX=24357KN、MmaX=23。BKNm,最大支撑反力377.77KNo作用在第二层围囹和支撑处。则此时钢板桩的应力为= 112.95MP«<270MPa_230.07x106V2037×103=0.3MPa<f = 160 MPaRa243.57×IO3A236x100故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.6工况六浇筑完封底混凝土，此时钢板桩可视为在第一道、第二道、封底混凝土处简支，则建模如下:9090IllJtEWml川册川血川Wl珅IIIIll川川出Ill10144受力布置图(KNm)剪力图(KN)弯矩图(KN m)反力为245.93KN,则此时钢板桩的应力为cM79.73×IO6=r=39.1MPa<270MPaW2037×103=%=*65X1()=6.7MPaV=160MPaA236x100故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.6工况七工况七与工况六相同4.1.7工况八工况八与工况四相同4.1.8工况九安装好第一道支撑，开挖深度6.612m,按照单支撑板桩等值梁法计算,土压力零点距离挖土面为y。士的内摩擦角f>40,35*30,25,20,1WK2.32001.801.701.601.401.20K'0.350.400.47O.SS0.640.75100>3-8斜植柱的被动土压力修正臬依二KxHy+q)-2c+y=八K×Kp-Ka)19.1×(1.5×1.79-0.558)1.360.558×(6.612×19.1+20)-2×9.8×(558+1.5×L79)故y=l.36<125TJts受力布置图(KNm)-IMll剪力图(KN)44«弯矩图(KNm)“8反力图(KN)计算得钢板桩：VmaX=IO8.81KN、MmaX=61.09KNm,第一道支撑处最大反力为93.68KN,则此时钢板桩的应力为二旦=°881xl0=4.6MPa<f=160MPaA236x100故此工况下钢板桩能够满足要求。4.1.8工况十工况十与工况九相同。4.2围囹计算围囹设四个脚撑和二道对撑，结构如下图围囹及支撑结构图（m）各工况下层围囹受力情况如下表所示:围囹受力工况第一层第二层第三层（封底）工况一000工况二68.6100工况三156.7300工况四103.74217.070工况五21.45377.770工况六68.34218.95245.93工况七68.34218.95245.93工况八103.74217.070工况九93.68036.47工况十93.68036.47最大值156.73377.77245.934.2.1第一层围囹工况三下：最大支撑反力156.73KNm,即为作用在围囹上的均布荷载顺桥向围囹建模平面如下:I川同川田川灶川烛川网川mu川闻I154115C73必万1M.73IMTJ(2)48受力布置图(KNm)12剪力图(KN)cmjpz ；>¾r反力图(KN)围囹受力：VmaX=359.31KN、MgX=331.76KNm,斜撑最大支撑反力为791.16KN,对撑最大支撑反力为583.4KN0横桥向围囹建模平面如下:l¼7JIMTJIX 刁W 73IXRIunuttniiiiutttiiiiiiniioiiiininittiuiinitttiii受力布置图(KNm)剪力图(KN)弯矩图(KN m)反力图(KN)围囹受力：Vma=431.85KNMz=331.76KNm,对撑最大支撑反力为583.4KN,斜撑最大支撑反力为791.16KNo选用400×400双拼H型钢，W=6536J4t71=224782.72CmF=舒“t2=21，/Vn331.76 XIO66536.14x1000= 50.76MPaV M = 215 MPa=26.6MPaV" = 110.5MPa_VS_431.85×103x3600133-713×22478272×104×2故第一层围囹采用400X400双拼II型钢能满足受力要求。4.2.2第二层围囹最大支撑反力377.77KN/延米，即为作用在围囹上的均布荷载，建模与4.2.1相同，反力为4.2.1的377.77/156.73=2.41,故围囹受力：VmaX=431.85X2.41=1040.76KN、MInaX=331.76x2.41=799.54KNm,对撑最大反力583.4×2.41=1405.99ATV,斜撑最大支撑反力为79L162.41=1906.7ATV。选用400×400双拼H型钢，W=6536.14c,I=2247827W,=3mn，799.54 XIO66536.14x1000t2=2fun,=122.32MPaVJ=215MPaVS=MMPa<f = 110.5MPa1O4O.76×1O3×36OO13313×2×22478272×104故第二层围囹采用400X400双拼II型钢能满足受力要求。4.2.3第四层围囹（封底碎）1、封底混凝土的厚度假设板厚为0.3m,采用C30的混凝土封底。按照四边简支板计算,MX=245.93×2×0.062=15.25KNm,取单位宽度为lm,W=0.015m3,=jx=1525×1°x10=1ffMPa<=2.01MPa,W0.015满足设计要求。5对撑和斜撑检算对撑和斜撑采用螺旋钢管桩，各工况下斜撑和对撑受力情况如下表所不：支撑位置支撑受力第一层第二层斜撑791.161906.7对撑583.41405.99最大值第二层对撑承受轴向力米用螺旋焊管，管壁厚r=8mm,=630mm,z=219.92mm,A=15632.6W,W=24003927m,最长对撑/0=21.2w。根据长细比=i.”=96.4,查钢结构设计规范附表得稳定系数=0.665o自重弯矩max1.3×21.228= 73.034 KN机=165.77cz</ = 215 MPa电+也140599xO+73.034xK)6*W0.665×15632.624(X)392.7满足要求。第二层斜撑承受轴向力米用螺旋焊管，i=219.92w%A=15632.6/nw2,W=24003927”3最长斜撑§=10.41/w。根据长细比X=i.i=47.3,查钢结构设计规范附表得稳定系数=0.924o自重弯矩maxql2_1.3x10.412=17.61KN机= 39.3Mpa<f=25MPa1906.7X10-+17.61×10-AW0.924×15632.624(X)392.7满足要求。
