钢板桩设计计算

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钢板桩设计计算及施工方案

本标段施工范围内共有75个承台,分8种类型:

A类承台:下部采用9根φ1.0 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.4×7m(横×顺), 厚2.4m。主要适用于30+30m跨径组合;

B类承台: 下部采用9根φ1.2m 钻孔灌注桩,承台尺寸为8.4×8.2m(横×顺), 厚2.6m。主要适用于40+40m跨径组合;

C类承台: 下部采用8根φ1.0 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.4×7m(横×顺), 厚2.4m。主要适用于25+25m跨径组合;

D类承台: 下部采用8根φ1.2 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.4×8.2m(横×顺), 厚2.6m。主要适用于30+40m跨径组合;

E类承台: 下部采用6根φ1.2 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.4×5.34m(横×顺), 厚2.5m。主要适用于25+30m跨径组合(斜交20°);

F类承台: 下部采用9根φ1.2 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.4×8.34m(横×顺), 厚2.6m。主要适用于33.5+33.5m跨径组合(斜交20°);

G类承台: 下部采用9根φ1.2 m钻孔灌注桩,承台尺寸为8.4×8.872m(横×顺), 厚3.0m。主要适用于40+40m跨径组合(斜交40°);

H类承台: 下部采用10根φ1.0m钻孔灌注桩,承台尺寸为27.0×4.5m(横×顺), 厚 1.5m。主要适用于桥台基础;拟采用拉森Ⅳ型钢板桩实施围护,以确保基坑安全开挖、承台结构和墩身结构的顺利施工。

二、地质情况

根据地质勘察报告显示:勘察深度范围内(河床底至钻孔桩底)可分为7个地质单元层,钢板桩深度主要在:⑴层为近代人工堆填土,⑵黄~灰黄色粘土和灰黄~灰色砂质粉土,(3)灰色粉质粘土

三、钢板桩施工方案

1、钢板桩的选用

根据工程所在地场地特点,结合钢板桩的特性、施工方法等方面

进行考虑,选用拉森Ⅳ型钢板桩。拉森Ⅳ型WUR13型冷弯钢板桩桩宽度适中,抗弯性能好,依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度。

2、打桩设备

拟采用Z550型液压振动沉桩机,作为沉设钢板桩的主要动力。投入钢板桩打拔桩机1台用于施工。打拔桩机为挖掘机加液压高频振动锤改装而成,激振力220kN。

四、钢板桩设计方案

现对承台钢板桩围堰设计进行计算如下:

1、上海A8三标桩基658根,承台75个。承台宽8.4m,长5.34~8.872m(0#台除外,0# 台长×宽为4.5×27m。根据地质勘察报告显示:勘察深度范围内(河床底至钻孔桩底)可分为7个地质单元层。

为保证设计安全,取土的重度选为:18.8KN/m3,内摩擦角选为Φ=20.1°。

2、现场实际情况

施工现场已经打设9米长拉森Ⅳ型钢板桩,并提供以下数据:打设钢板桩尺寸为沿道路方向承台尺寸两侧各加0.5m;钢板桩露出地面高度为0.5米。

3单支撑钢板桩计算

支撑层数和间距的布置是钢板桩施工中的重要问题,根据现场的支撑材料和开挖深度,我们采取在钢板桩内侧加一层围囹并设置支撑,按单支撑进行钢板桩计算。围堰采用拉森Ⅳ型钢板桩,W=1346cm3,[f]=350Mpa。

4、土的重度为:18.8KN/ m3,内摩擦角Ф=20.1°

5、距板桩外1.5m均布荷载按20KN/ m2计。基坑开挖深度4m.

钢板桩平面布置、板桩类型选择,支撑布置形式,板桩入土深度、基底稳定性设计计算如下:

(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图

ka=tgа(45°-φ/2)= tgа(45°-20.1/2)=0.49

Kp= tgа(45°+Ф/2)= tgа(45°+20.1/2)=2.05

板桩外侧均布荷载换算填土高度h1,

h1=q/r=20KN/ m2÷18.8KN/ m3

=1.06m

基坑底以上土压力强度Pa

1

=r*(h1+4)Ka=18.8×(1.06+4) ×0.49

Pa

1

=46.6KN/m2

合力Ea距承台底的距离y为2.53m.

(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,根据拉森Ⅳ型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

=

3

49

.0

10

8.

18

10

1346

350

6

3

5

=313cm

=3.13m

h1=1.11h=1.11×3.13=3.47m

h2=0.88 h =0.88×3.13=2.75m

根据具体情况,确定采用【桥涵(施工手册)】图5-44的形式布置。

支撑间距:S1=0.475×4+0.16×(0.34×4+0.12)=2.13m

S2=0.525×4-0.16×(0.34×4+0.12)=1.87m

(3)WUR13型冷弯钢板桩厚度以0.36m计,围囹以10m长计,围囹受力计算如下:

围囹采用2I40a工字钢,翼板间每隔1m采用钢板满焊连接,形

成半封闭箱型结构。钢材屈服强度值f y=235N/mm2,钢材抗压强度设计值f=215N/mm2。2I40a工字钢惯性矩/静力矩(Ix /Sx)=68.2cm,截面模数=2180cm3。

a.支承力:

18.8×0.49×2.13×(2.13+1.87)/2=78.49kN/m

P2=78.49×10/7=112.13kN

b.弯距

M max=112.13×2.252/8=49.67kN·m

σmax=49.67×106/(2180×103)

=17.68N/mm2<f y=235N/mm2,满足要求。

c.剪力

τ=RSx/(Ix×t)

=R/( t×Ix/Sx)

=94.18×103/(5×10-3×68.2×10-2)

=32.88MPa<[τ]=120MPa,满足要求。

(4)横桥向支撑杆,采用φ300×10的钢管,支撑在顺桥向支撑上,型钢与钢管之间满焊连接。

钢管外径D=300mm,管壁厚度d=10.0mm,钢材屈服强度值

f y=235N/mm2,钢材抗压强度设计值f=215N/mm2。

①钢管截面积

A=1/4π(D2-d2)=π/4×(302-282)=91.06cm2

②钢管的回转半径

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