钢板桩计算书钢平台

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TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】

浙江省甬台温高速公路复线-温州灵昆至阁巷工程第3合同段钢板桩围堰（钢平台）

计

算

书

计算：_________________

复核：_________________

审核：_________________

中交第二公路工程局有限公司

甬台温高速复线灵昆-阁巷段第3标段项目部

二〇一六年十一月

目录

欧飞1号高架桥钢平台钢平台钢板桩围堰计算书

一、工程简介

甬台温高速公路复线-灵昆至阁巷工程第3合同段欧飞1号高架桥，里程范围为K287＋075～K291+125，全长约4050m。

大部分水中墩均需要采用拉森桩围堰施工系梁,系梁尺寸为14.82×1.90×1.5m，14.82×1.80×1.5m，系梁最低顶标高为-3.9m，底标高为-5.4m，四面临水。考虑架设钢平台，在钢平台上利用履带吊加振动锺，打入拉森钢板桩桩进行围堰支撑。拉森桩打设完成后，进行围堰内冲泥挖土，破除桩头、进行系梁立柱施工，详细布置见下图：

二、计算依据

《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

《简明深基坑工程设计施工手册》

《建筑桩基础规范》(JGJ94-2008)

《简明施工计算手册》

《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)

《装配式公路钢桥多用途使用手册》

甬台温高速公路复线温州灵昆至阁巷段工程第3合同《两阶段施工图设计》(第二册)

甬台温高速公路复线温州灵昆至阁巷段工程第3合同《施工图设计阶段工程地质勘察报告》；

三、结构概况

系梁围堰选用拉森SP-Ⅳ型钢板桩施工，并根据墩位处实际地质情况、钢板桩受力情况及作业条件选定钢板桩长度20m。设计选取最低系梁顶标高计算模型，插打时钢板桩顶标高为+2.8m，底标高为-17.2m。

详见下图：

四、钢板桩截面特性

拉森钢板桩参数表

五、地质情况

根据岩土工程勘察（详勘）报告成果，查地质柱状图，参考ZK101(k290+826.3)地质情况,从上到下依次为：

为简化计算，将各土层内摩擦角、黏聚力、重度按土层厚度进行加权平均。将内摩擦角统一定为7.7，重度统一定为17.3KN/m 3,黏聚力统一定为9.1KPa 。

六、计算方法

由于钢板桩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。

6.1等值梁法计算钢板桩围堰

为简化计算，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），钢板桩被动土压力修正系数如下表：

6.2确定内支撑层数及间距

按等弯距布置确定各层支撑的间距,这种布置是将支撑布置成使板桩各跨度的最大弯距相等，充分发挥钢板桩的抗弯强度，可使钢板桩材料用量最省。根据工程实际情况，钢板桩采用拉森Ⅳ型钢板桩，厚15.5mm ，拉森钢板桩桩长L=20m ，其基本参数：

A=242.5cm 2,w=2270cm 3,I=38600cm 4,允许应力[]a 210MP =σ，[]a 125MP =τ。 钢板桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:

h=

6[f]w rka

3

=33

5

76

.0103.172270102106⨯⨯⨯⨯⨯ =280cm

h1=1.11h=1.11*2.8=3.08m h2=0.88h=0.88*2.8=2.46m h3=0.77h=0.77*2.8=2.16m

结合实际施工情况，支撑设计见钢板桩围堰布置图。

6.3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)因土处于饱和水状态，为简化计算且偏安全考虑，不考虑土的粘聚力

（c=0）。

(3)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。

(4)假设钢板桩在封底砼面以下1m处固结。

(5)本工程土压力计算采用不考虑水渗流效应的水土合算法，即在计算土压力时将水位以下的土体重度取为饱和重度，水压力的计算不在单独计算后叠加。

七、施工步骤

(1)在靠近系梁侧定位桩上焊接牛腿，安装插打导向架；

(2)插打钢板桩至合拢；

(3)围堰内抽水至1.3m，在标高+1.75m处安装第一道内支撑；

(4)围堰内抽水至-1.45m，在标高-1.0m处安装第二道内支撑；

(4)围堰内抽水吸泥至-3.75m，在标高-3.3m处安装第三道内支撑；

(5)吸泥并浇筑封底砼；

(6)待砼达到设计强度后，凿桩头，施工系梁；

八、各施工工况及内力计算

8.1工况分析

围堰施工时，按上层支架已经安装，并抽水或者（吸泥）至待安装支撑底标高下45cm处，计算各支撑在各阶段可能出现的最大反力和钢板桩最大内力。

根据施工工序，分为3个工况。

工况一：第一道支撑安装好以后，抽水至-1.45m 标高时。 工况二：第二道支撑安装好以后，抽水吸泥至-3.75m 标高时。 工况三：第三道支撑安装好以后，吸泥至-6.4m 标高时。 工况图示如下：

8.2钢板桩验算

工况1：第一道内支撑安装后，抽水至-1.45时，第一层内支撑受力处于最不利状态。

（1）计算反弯点位置。

假设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，即a p P P =：

主动土压力：y K K P a a w a ⨯+⨯⨯=γγ75.3 被动土压力：y KK K P p p w p γγ+⨯⨯=25.0

)

76.031.16.1(3.1731

.125.01076.075.310-⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=

y =1.09m

所以，梁的计算长度取值为{2.8-（-1.7）}+1.09=5.59m 作用在钢板桩处的主动土压力和静水压力：

2/5.3775.310)7.1-(m kN h P w a =⨯==γ（河水底面）

2

/2.2531.125.01076.075.31025.075.3)7,1(m kN K K P p w a w a =⨯⨯-⨯⨯=⨯⨯-⨯⨯=-'γγ（河床下土层顶部）

(2) 计算结果 计算模型：

工况11m 宽度范围钢板桩有限元模型

工况11m 宽度范围钢板桩弯矩图Mmax=67.35KN.m 工况11m 宽度范围钢板桩剪力图Qmax=54.23(kN)

由上图可知，钢板桩最大的弯矩为67.35kN.m ，作用于第一道内支撑的反力为45.89kN 。

SP-IV 型拉森桩桩截面模量2270cm 3容许应力210MPa 。