承臺(tái)鋼板樁設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、承臺(tái)鋼板樁設(shè)計(jì)計(jì)算書1鋼板樁設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)水位及沖刷設(shè)計(jì)高潮水位：+3.576m地質(zhì)情況土層分布：填筑土1.2m，淤泥5.9m，亞粘土9.3m，礫砂4.9m。各土層重度為：1=17.7KN/ m3，2=14.8KN/ m3，3=19.5KN/ m3，=10KN/ m3，內(nèi)摩擦角1=0°，2=3.6°，3=32.2°。工程簡介承臺(tái)頂面標(biāo)高為0m，承臺(tái)底面標(biāo)高：-2m；承臺(tái)尺寸為9.6×3.2×2m。1.2設(shè)計(jì)參數(shù)水位：取設(shè)計(jì)高潮位+3.576m浪高：取0.5m1.3鋼板樁結(jié)構(gòu)形式鋼板樁采用拉森b型鋼板樁，每米鋼板樁墻W=2270cm3，f

2、=200MPa；圍堰尺寸：10.6×4.2m；距離承臺(tái)底面3.5m設(shè)置一道支撐梁。鋼板樁剖面圖1.4封底混凝土厚度確定已知承臺(tái)底標(biāo)高為-2m，設(shè)計(jì)水位為+3.576m。根據(jù)公式+Dh式中：b-板寬，一般取b=1 fct-砼抗壓強(qiáng)度（C20）, fct =9.6×103KPa D-水下砼與井底泥土摻混需增厚度 D=0.30.5m 其中：l1-矩形板計(jì)算跨徑，取小值l1=4.2m(兩側(cè)各留0.5m施工空間) mac彎矩系數(shù)，查建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè)表3.8.1，得mac=0.0965p靜水壓力形成的荷載，p=10×5.576=55.76KN/m2+D=0.24+DD值取

3、最大值0.5m，h0.74m，故取h為0.8m。1.5鋼板樁頂標(biāo)高確定由于橋位處設(shè)計(jì)高潮水位為3.576m，并考慮0.5m的浪高影響，鋼圍堰的頂標(biāo)高確定為4.076m。1.6鋼板樁嵌固深度確定承臺(tái)的底標(biāo)高為-2m，圍堰內(nèi)C20封底砼厚0.8m，基礎(chǔ)處理為1m厚的礫石。封底混凝土澆筑結(jié)束，圍堰內(nèi)水被抽干之后為最不利工況。在最不利工況下，確定鋼板樁的入土深度。作用于板樁上的土壓力強(qiáng)度Ka1= tg2（45°-/2）= tg2（45°）=1Kp1= tg2（45°+/2）= tg2（45°）=1Ka2= tg2（45°-/2）= tg2（45

4、6;-3.6/2）=0.882Kp2= tg2（45°+/2）= tg2（45°+3.6/2）=1.134Ka3= tg2（45°-/2）= tg2（45°-32.2/2）=0.305Kp3= tg2（45°+/2）= tg2（45°+32.2/2）=3.282承臺(tái)底標(biāo)高以上，鋼板樁單懸臂所受的力計(jì)算a、主動(dòng)土壓力：Pa1=Ka1×（1-）×h1 =1×（17.7-10）×1.2 =9.24 KN/m2 Pa2=Ka2×（1-）×h2+ Pa1=0.882×（14.

5、8-10）×3.35+9.24 =23.4 KN/m2 b、水壓力(圍堰抽水后)Paw：Pa=(3.576-（-2）)=10×5.576=55.76 KN/m2c、主動(dòng)壓力(土體及水壓力)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距承臺(tái)底的距離y：215.67×y=9.24×1.2/2×（0.4+3.35）+9.24×3.35×3.35/2+(23.4-9.24) ×3.35/2×3.3

6、5/3+55.76×5.576/2×5.576/3得y=1.79m。承臺(tái)底面線以下為淤泥、亞粘土，厚度分別為2.55m、9.3m，圍堰內(nèi)回填礫石按照最不利考慮，按淤泥層計(jì)算。假設(shè)鋼板樁主動(dòng)土壓力等于被動(dòng)土壓力的點(diǎn)為K點(diǎn)，則：Pak=Ppk。設(shè)K點(diǎn)距離淤泥底面的距離為u，則：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用等值梁法計(jì)

7、算鋼板樁的入土深度，K點(diǎn)主動(dòng)土壓力等于被動(dòng)土壓力，即Pak=Ppk，則K點(diǎn)即為彎矩為零的點(diǎn)。假設(shè)支撐梁的位置距離承臺(tái)底面的距離為3.5m，支撐反力為Tc，用等代簡支梁法簡化，則（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&

8、#215;0.87×0.87/2-27.13×0.87/2×0.87/3得到：Tc=183.45KN取零彎矩點(diǎn)（K點(diǎn)）以上鋼板樁，看成單跨簡支梁進(jìn)行sap受力分析，得出K點(diǎn)支反力為Tk=396.06KN。取零彎矩點(diǎn)（K點(diǎn)）以下鋼板樁，設(shè)鋼板樁底到K點(diǎn)距離為h： Ep=36.63×h /2+3.282×9.5/2×2/3h2Ea=36.72×h/2+0.305×9.5/2×2/3h2得：h=6.48m取安全系數(shù)為1.2，h=7.776m，則鋼板樁的最小入土深度為tt=7.776+0.87+2.55+4.55

9、 =15.746m，鋼板樁底標(biāo)高為-13.196m，鋼板樁的總長度為LL=15.746+1.026+0.5=17.272m1.7鋼板樁支撐梁確定鋼板樁入水范圍內(nèi)容重及主動(dòng)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均值計(jì)算得：=17.14 KN/ m3 ， Ka=0.5懸臂端最大允許跨度：封底混凝土可作為一道支撐，考慮到最大允許跨度及施工干擾，第二道支撐最大跨度：h1=1.11h，取距離封底混凝土頂3.5m，標(biāo)高+1.5m。共設(shè)置三道橫向支撐，支撐采用325×10鋼管。第二道支撐距離鋼板樁頂2.576m，滿足懸臂端最大允許跨度要求。2鋼板樁驗(yàn)算2.1抗傾覆驗(yàn)算當(dāng)封底混凝土澆筑完畢，圍堰內(nèi)水被抽干以后，此時(shí)為最不利

10、工況。不考慮基坑內(nèi)的支撐作用，鋼板樁內(nèi)外側(cè)土壓力可能會(huì)使鋼板樁繞鋼板樁樁底轉(zhuǎn)動(dòng)，向基坑內(nèi)傾覆。假設(shè)承臺(tái)底部距離鋼板樁底為h：a= Ka=1/2×10×5.5762+1/2×××（h +4.55）2由得：h=6.9m顯然，鋼板樁底距離承臺(tái)底設(shè)計(jì)高度h=11.196m，滿足抗傾覆性要求。2.2坑底流沙驗(yàn)算隨著水力坡度的增大，水的滲透壓力隨之增大。當(dāng)水的滲透力大于土體的浮容重時(shí)，土壤無法承受任何載重而產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。在實(shí)際施工中，當(dāng)吸泥清孔至支撐梁以下，抽干圍堰內(nèi)水安裝支梁時(shí)，這種情況可能會(huì)出現(xiàn)流沙反涌現(xiàn)象。根據(jù)公式 K×i×ws其

11、中：K安全系數(shù)，此處取K=2i-水力坡度，,h為內(nèi)外水位差，設(shè)吸泥至0.5m標(biāo)高時(shí)，安裝支撐梁。2×10×3.076/(3.076+t) 4.8得t9.74m，即鋼板樁底標(biāo)高為-9.24m，鋼板樁入土深度滿足要求。2.3基坑底部隆起驗(yàn)算Prandtl(普朗德爾)公式(Ks 1.11.2)，注：安全系數(shù)取自建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范YB 9258-97(冶金部)：其中：c、 為基坑底部土的固結(jié)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，c=10，=60=1.716=6.8=1.41.11.2，滿足規(guī)范要求。隆起量驗(yàn)算公式式中-基坑底面向上位移(mm);n-從基坑頂面到基坑底面處的土層層數(shù);ri-第i層土的重度(

12、kN/m3)；hi-第i層土的厚度(m);q-基坑頂面的地面超載(kPa);D-樁(墻)的嵌入長度(m);H-基坑的開挖深度(m);c-樁(墻)底面處土層的粘聚力(kPa);-樁(墻)底面處土層的內(nèi)摩擦角(度);r-樁(墻)頂面到底處各土層的加權(quán)平均重度(kN/m3); 得出：=130mm實(shí)際施工中，封底混凝土能抑制基坑底部隆起。2.4封底混凝土強(qiáng)度驗(yàn)算將封底混凝土近似簡化為簡支正交異形板計(jì)算，考慮到封底混凝土層底水的反涌作用，封底混凝土強(qiáng)度必須大于浮力產(chǎn)生的應(yīng)力作用：式中：mac為彎矩系數(shù)，查建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè)表3.8.1，得mac=0.0965 q=10×(5.576+0.8)

13、 =63.76KN/m2 =1018kpa<=9.6×103 kpa，滿足要求。2.5圍囹受力驗(yàn)算圍囹采用I36a鋼，主要承受土壓力引起的彎矩和支撐梁的軸向壓力作用，故只驗(yàn)算最大正應(yīng)力是否滿足要求。I36a鋼=3.6/26.9×10-3=134,查表軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)得=0.370得I36a鋼容許最大應(yīng)力=0.370×215=79.55Mpa取第二道支撐梁進(jìn)行計(jì)算 ，把圍囹看成3跨簡支梁進(jìn)行受力分析，所受土壓力及水壓力近似為均布荷載q：q=10×2.076×2.076/2+7.7×1.05×1.05/2 =25.8KN/m利用sap進(jìn)行受力分析，Mmax=32.09KN/m，Nmax=100.76KN(如圖)圍囹3跨簡支梁sap彎矩分析圖圍囹3跨簡支梁sap支點(diǎn)反力分析圖已知第二道支撐梁w=8.77556×10-3m3 ，A=7.644×10-3m3 I36a鋼承受的最大正應(yīng)力：得出max=16.8Mpa<，滿足規(guī)范要求。2.6內(nèi)支撐受力驗(yàn)算結(jié)合現(xiàn)場情況，橫撐采用