承台钢板桩设计计算书

承台钢板桩设计计算书

1钢板桩设计

1.1设计条件

⑴设计水位及冲刷 设计高潮水位：+3.576m ⑵地质情况

土层分布：填筑土1.2m ，淤泥5.9m ，亚粘土9.3m ，砾砂4.9m 。

各土层重度为：γ1=17.7KN/ m 3，γ2=14.8KN/ m 3，γ3=19.5KN/ m 3，γω=10KN/ m 3，内摩擦角Φ1=0°，Φ2=3.6°，Φ3=32.2°。

⑶工程简介

承台顶面标高为0m ，承台底面标高：-2m ；承台尺寸为9.6×3.2×2m 。 1.2设计参数

⑴水位：取设计高潮位+3.576m ⑵浪高：取0.5m 1.3钢板桩结构形式

钢板桩采用拉森Ⅳb 型钢板桩，每米钢板桩墙W=2270cm 3，[f]=200MPa ；围堰尺寸：10.6×4.2m ；距离承台底面3.5m 设置一道支撑梁。

内支撑

承台

填筑土

淤泥

亚粘土

碎砂

3.576

高潮水位

地面线

2.55

0.0

-2.0

承台底面线

C20封底混凝土

填筑土

1.35

-4.55

-13.85

钢板桩剖面图

1.4封底混凝土厚度确定

已知承台底标高为-2m ，设计水位为+3.576m 。 根据公式[]max

6ct

M h b f =

⋅+D ≤h

式中：b--板宽，一般取b=1

fct--砼抗压强度（C20）, fct =9.6×103KPa D--水下砼与井底泥土掺混需增厚度 D=0.3~0.5m

21m a x a c M m p =⋅⋅

其中：l 1--矩形板计算跨径，取小值l 1=4.2m(两侧各留0.5m 施工空间) m ac —弯矩系数，查《建筑结构设计综合手册》表3.8.1，得m ac =0.0965

p —静水压力形成的荷载，p=10×5.576=55.76KN/m 2

[]2

3

60.096555.76 4.29.610

h ⨯⨯⨯=⨯+D=0.24+D D 值取最大值0.5m ，h ≥0.74m ，故取h 为0.8m 。 1.5钢板桩顶标高确定

由于桥位处设计高潮水位为＋3.576m ，并考虑0.5m 的浪高影响，钢围堰的顶标高确定为＋4.076m 。 1.6钢板桩嵌固深度确定

承台的底标高为-2m ，围堰内C20封底砼厚0.8m ，基础处理为1m 厚的砾石。封底混凝土浇筑结束，围堰内水被抽干之后为最不利工况。在最不利工况下，确定钢板桩的入土深度。

①作用于板桩上的土压力强度 K a1= tg 2（45°-φ/2）= tg 2（45°）=1 K p1= tg 2（45°+φ/2）= tg 2（45°）=1 K a2= tg 2（45°-φ/2）= tg 2（45°-3.6/2）=0.882 K p2= tg 2（45°+Φ/2）= tg 2（45°+3.6/2）=1.134 K a3= tg 2（45°-φ/2）= tg 2（45°-32.2/2）=0.305 K p3= tg 2（45°+Φ/2）= tg 2（45°+32.2/2）=3.282 ②承台底标高以上，钢板桩单悬臂所受的力计算

a 、主动土压力： P a1=K a1×（γ1-γ

ω

）×h 1

=1×（17.7-10）×1.2 =9.24 KN/m 2 P a2=K a2×（γ1-γ

ω

）×h 2+ P a1

=0.882×（14.8-10）×3.35+9.24 =23.4 KN/m 2

b 、水压力(围堰抽水后)Paw ： P a ω=γ

ω

(3.576-（-2）)=10×5.576

=55.76 KN/m 2

c 、主动压力(土体及水压力)Ea ：

Ea=(9.24×1.2)/2+(9.24+23.4)×3.35/2+55.76×5.576/2 =215.67KN/m

合力Ea 距承台底的距离y ：

215.67×y=9.24×1.2/2×（0.4+3.35）+9.24×3.35×3.35/2+(23.4-9.24) ×3.35/2×3.35/3+55.76×5.576/2×5.576/3

得y=1.79m 。

承台底面线以下为淤泥、亚粘土，厚度分别为2.55m 、9.3m ，围堰内回填砾石按照最不利考虑，按淤泥层计算。假设钢板桩主动土压力等于被动土压力的点为K 点，则：Pak=Ppk 。设K 点距离淤泥底面的距离为u ，则：

Pak =23.4+0.882×2.55×（14.8-10）+0.305×u ×（19.5-10） Ppk =1.134×1.75×（14.8-10）+3.282×u ×（19.5-10） Pak=Ppk 得到u=0.87m

用等值梁法计算钢板桩的入土深度，

K 点主动土压力等于被动土压力，即Pak=Ppk ，

则K

点即为弯矩为零的点。假设支撑梁的位置距离 承台底面的距离为3.5m ，支撑反力为Tc ， 用等代简支梁法简化，则

承台底面线

承台底面线支撑梁Tc

0k

M

=∑

（3.5+2.55+0.87）Tc=215.67×（1.79+2.55+0.87）+10.8×2.55/2×（0.87+2.55/3）+ 23.4×2.55×（2.55/2+0.87）+34.2×0.87×0.87/2+2.52×0.87/2×0.87/3-9.5×1.75/2×（1.75/3+0.87）-9.5×0.87×0.87/2-27.13×0.87/2×0.87/3 得到：Tc=183.45KN

取零弯矩点（K 点）以上钢板桩，看成单跨简支梁进行sap 受力分析，得出K 点支反力为Tk=396.06KN 。

取零弯矩点（K 点）以下钢板桩，设钢板桩底到K 点距离为h ： p pj a aj k h E h E T h =+∑∑

Ep=36.63×h /2+3.282×9.5/2×2/3h 2 Ea=36.72×h/2+0.305×9.5/2×2/3h 2 得：h=6.48m

取安全系数为1.2，h=7.776m ，则钢板桩的最小入土深度为t t=7.776+0.87+2.55+4.55 =15.746m ，

钢板桩底标高为-13.196m ，钢板桩的总长度为L L=15.746+1.026+0.5=17.272m 1.7钢板桩支撑梁确定

钢板桩入水范围内容重及主动系数进行加权平均值计算得： γ=17.14 KN/ m 3 ， Ka=0.5

悬臂端最大允许跨度：317 3.17h cm m =

=== 封底混凝土可作为一道支撑，考虑到最大允许跨度及施工干扰，第二道支撑最大跨度：h1=1.11h ，取距离封底混凝土顶3.5m ，标高+1.5m 。共设置三道横向支撑，支撑采用φ325×10钢管。第二道支撑距离钢板桩顶2.576m ，满足悬臂端最大允许跨度要求。

2钢板桩验算

2.1抗倾覆验算

当封底混凝土浇筑完毕，围堰内水被抽干以后，此时为最不利工况。不考虑基坑内的支撑作用，钢板桩内外侧土压力可能会使钢板桩绕钢板桩桩底转动，向基坑内倾覆。假设承台底部距离钢板桩底为h ：