1#及3#承台钢板桩围堰计算

阿克苏纺织大桥

1、3#墩承台基坑支护钢板桩方案计算书

阿克苏青建路桥工程有限公司

二〇一六年八月

1、3#主墩钢板桩方案计算书

一、概述

纺织大桥主桥1、3号承台尺寸11.9×7.9×3m ，混凝土方量达282m3，也属大体积混凝土。

纺织大桥主桥1#～3#承台，承台底处于水位线以下（地下水位埋深约5.4m ），同时1#墩靠近铁路线，为了保证铁路路基的稳定，施工时采用钢板桩围堰进行支护，为保证支护的安全，对钢板桩围堰支护的强度与稳定进行了验算。

二、2#墩钢板桩围堰计算

承台顶标高为1108.84m ，地面标高约为1109.84m ，根据地质资料地下水位约为1104.6，拟采用钢板桩围护方案进行承台施工。

钢板桩选用拉森Ⅳ钢板桩；围囹选用2I40b 型组合截面，横撑、角撑选用φ500*8mm 钢管。

计算时按原地面标高为钢板桩围堰的顶标高。支护的最不利工况为开挖至基坑底，取此这种工况对结构进行验算。

结构所受的侧面压力为土压力，由于地下水处于承台底，为防止水位变化，进行50cm 砼封底，为计算方便，计算土压力不再计算静水压水（处于基坑以下，两侧平衡）。

根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下端为自由支承。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，

根据地质报告，采用土力学库伦土压力理论公式进行。

各土层的物理参数根据经验取值如下：填筑土：r=18KN/m3, φ=15°

59.0)245(tan 2=-=ϕοa K ；粉砂：r=19KN/m3, φ=20°49.0)245(tan 2=-=ϕ

οa K ，

04.2)245(tan 2=+=ϕοKp ；细砂：r=19KN/m3, φ=25°41.0)245(tan 2=-=ϕ

οa K ，46.2)2

45(tan 2=+=ϕ

οKp 。

将上述数据带入公式计算得。

填筑土底主动土压力：18*0.7*0.59=7.4KN/m2

粉砂层顶主动土压力：18*0.7*0.49=6.2KN/m2

基坑底处主动土压力：（18*0.7+19*3.95）*0.49=42.9KN/m2

粉砂层地下水位处主动土压力：（18*0.7+19*4.5）*0.49=48.1KN/m2

粉砂层底主动土压力：（18*0.7+19*4.5+9*1.4）*0.49=54.2KN/m2

细砂层顶主动土压力：（18*0.7+19*4.5+9*1.4）*0.41=45.4KN/m2

细砂层底桩底主动土压力：（18*0.7+19*4.5+9*1.4+9*2.3）*0.41=53.9KN/m2

基坑内粉砂水位处被动土压力：19*0.55*2.04=21.3 KN/m2

基坑内粉砂层底被动土压力：（19*0.55+9*1.4）*2.04=47.0KN/m2

基坑内细砂层顶被动土压力：（19*0.55+9*1.4）*2.46=56.7KN/m2

基坑内细砂层底即桩底被动土压力：（19*0.55+9*1.4+9*2.3）*2.46=107.6KN/m2

1、钢板桩计算

分析钢板桩的受力状态可知，钢板桩最不利受力是开挖至基坑底时，取此工况对结构进行验算。

取1m宽钢板桩进行分析，受力情况建模、弯矩图及支反力图如下：

计算可得，左侧支座反力为74.3KN ，最大弯矩为196.6KN 。 ⑴抗弯检算：

（满足要求）

MPa MPa W M x 215][9.91203700005.1106.1966

max =<=⨯⨯==σγσ 1.3 结论

选用的钢板桩满足施工要求。 2、围囹计算

2.1 围囹及支撑内力计算 围囹及支撑结构如下：

采用MIDAS civil 2006建模计算如下：

围囹弯矩图、剪力图、轴力图及变形图如下：

⑴围囹长边最大弯矩为118.6KN.m，最大轴力为182.3KN，最大剪力为168.6KN；围囹短边最大弯矩为89.5N.m，最大轴力为176.6KN，最大剪力为146.3KN。

⑵横撑杆受轴力为320.7KN，角撑受轴力327.8KN。

2.2围囹及支撑检算

2.2.1围囹检算

围囹四周为2I40b工字钢：

a 、正应力检算

[]Mpa 215Mpa 2.592

11400001.0511860000029410182300A N m ax σγσχ≤=⨯⨯+⨯=+=

x W M b 、抗剪检算 （满足要求）MPa MPa It QS 125][7.19 5

.1222102282666050102.16863=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==ττ

C 、挠度

经检算，短边挠度较大，为2mm 。

挠度允许值△=3700/400=9mm ，故挠度满足要求。 2.2.2、内撑检算

中间撑杆为φ500*8mm ，所受轴力为320.7KN 自由长度l x =10m 5.5797

.17310000

===

x x x r l λ 查表得：82.0=ϕ 故得：（满足要求）MPa MPa A N 2156.3112365

82.0107.3203

<=⨯⨯=ϕ 2.2.3、角撑检算

中间撑杆为φ500*8mm ，所受轴力为327.8KN 自由长度l x =460cm 212

.2194600===

x x x r l λ 查表得：967.0=ϕ 故得：

（满足要求）MPa MPa A N 2154.2712365

967.0108.3273

<=⨯⨯=ϕ 2.2.4、结论

围囹及支撑结构满足施工需要。