承臺鋼板樁圍堰設計計算書

1、第 頁第 頁PAGE 承臺鋼板樁圍堰設計計算書目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc68336990 第一章 設計條件 PAGEREF _Toc68336990 h 1 HYPERLINK l _Toc68336991 1.1工程概況 PAGEREF _Toc68336991 h 1 HYPERLINK l _Toc68336992 1.2設計概況 PAGEREF _Toc68336992 h 1 HYPERLINK l _Toc68336993 1.3主要計算依據(jù) PAGEREF _Toc68336993 h 2 HYPERLINK l _Toc683369

2、94 1.4荷載計算 PAGEREF _Toc68336994 h 2 HYPERLINK l _Toc68336995 1.5土體參數(shù) PAGEREF _Toc68336995 h 3 HYPERLINK l _Toc68336996 1.6 材料特性 PAGEREF _Toc68336996 h 4 HYPERLINK l _Toc68336997 第二章 基坑支護結構受力計算 PAGEREF _Toc68336997 h 4 HYPERLINK l _Toc68336998 2.1 計算工況 PAGEREF _Toc68336998 h 4 HYPERLINK l _Toc6833699

3、9 2.2 鋼板樁計算 PAGEREF _Toc68336999 h 4 HYPERLINK l _Toc68337000 2.2.1工況一 PAGEREF _Toc68337000 h 4 HYPERLINK l _Toc68337001 2.2.2工況二 PAGEREF _Toc68337001 h 7 HYPERLINK l _Toc68337002 2.2.3工況三 PAGEREF _Toc68337002 h 9 HYPERLINK l _Toc68337003 2.2.4工況四 PAGEREF _Toc68337003 h 12 HYPERLINK l _Toc68337004 2

4、.3 圍檁及支撐 PAGEREF _Toc68337004 h 14 HYPERLINK l _Toc68337005 第三章 基坑穩(wěn)定性驗算 PAGEREF _Toc68337005 h 17 HYPERLINK l _Toc68337006 3.1鋼板樁入土深度驗算 PAGEREF _Toc68337006 h 17 HYPERLINK l _Toc68337007 3.2穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc68337007 h 18 HYPERLINK l _Toc68337008 3.2.1鋼板樁嵌固穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc68337008 h 18 HYPERLINK l

5、 _Toc68337009 3.2.2基坑滲流穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc68337009 h 19 HYPERLINK l _Toc68337010 3.3封底混凝土計算 PAGEREF _Toc68337010 h 20 HYPERLINK l _Toc68337011 3.3.1封底混凝土抗浮計算 PAGEREF _Toc68337011 h 20 HYPERLINK l _Toc68337012 3.3.2封底混凝土抗彎計算 PAGEREF _Toc68337012 h 21第 頁第一章 設計條件1.1工程概況北引橋RB1、RB2采用鋼板樁圍堰施工。取RB2承臺水文資料及設計參

6、數(shù)計算，統(tǒng)計如下：RB2承臺鋼板樁圍堰:（1）鋼板樁頂標高： +7.5m（2）鋼板樁底標高： -7.5m（3）承臺頂標高： +1.0m（4）承臺底標高： -1.0m（5）基坑底標高： -2.5m（6）承臺高度： 2.0m（7）河床標高： +0.2m（8）施工高水位： +7.0m1.2設計概況北引橋RB2承臺鋼板樁圍堰內輪廓尺寸為8.04.8m，高15.0m。采用拉森400170型鋼板樁，承臺為一次性澆筑，共設置3道圍檁及支撐。圖1.1 鋼板樁圍堰及內支撐平面圖 圖1.2 鋼板樁圍堰立面圖1.3主要計算依據(jù)（1）、工程施工圖設計；（2）、公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D-60 2015）；（3）

7、、公路橋涵施工技術規(guī)范（JTG/T 3650-2020）；（4）、建筑基坑支護技術規(guī)程(JGJ120-2012)；（5）、鋼結構設計標準(GB 50017-2017)；（6）、土力學第二版中國建筑工業(yè)出版社；（7）、建筑地基基礎設計規(guī)范（GB 50007-2011）；1.4荷載計算1、土壓力的計算根據(jù)W.J.M朗金（Ran King）理論可得：主動土壓力計算公式： 其中， 式中：墻后填土的重量（），地下水位以下用浮重度； 計算主動土壓力強度的點至填土表面的距離（m）； 填土的內摩擦角（）； 主動土壓力系數(shù) c填土黏聚力（）被動土壓力計算公式：其中，式中：被動土壓力系數(shù)2、水壓力的計算靜水壓力計

8、算公式：1.5土體參數(shù)RB2承臺處地面標高為+0.2m，鋼板樁設計底標高-7.5m，從泥面標高至鋼板樁底標高之間土體為中砂，福州市閩侯二橋工程地質評價中孔位DZD0取值（透水性土按水土分算計算），詳見表1.1。表1.1 土體參數(shù)表土層名稱厚度（m）天然重度浮重度固接快剪試驗承載力允許值（kPa）粘聚力C（kPa）內摩擦角中砂2-28.2188022150 花崗巖7-2-27Ka=tan2(45222)=0.45 Ka=tan(45222)=0.67Kp=tan2(45+222)=2.19 Kp=tan(45+222)=1.481.6 材料特性（1）鋼板樁表1.2 鋼板樁材料特性表材料規(guī)格（Q2

9、95）尺寸每米鋼板樁截面特征寬度（mm）高度（mm）腹板厚度（mm）截面積（cm2）單位重量(kg/m2)慣性距(cm4)截面模數(shù)(cm3)SPIV-40017015.540017015.5242.5190386002270（2）支撐型鋼表1.3 支撐型鋼材料特性表材料規(guī)格Q235截面積（cm2）單位重量(kg/m)慣性距(cm4)截面模數(shù)(cm3)回轉半徑(cm)2I562702121311804684222I32134105.422160138412.8第二章 基坑支護結構受力計算2.1 計算工況工況一：抽水至+3.5m，第一層圍檁安裝完成，安裝第二層圍檁前。工況二：抽水至0，第二層圍檁安

10、裝完成，安裝第三層圍檁前。工況三：安裝第三層圍檁，回水與坑外水面一致，并開挖至基坑底，封底砼澆筑前。工況四：水下封底砼澆筑完成并達到強度后，抽干水（圍檁不拆）。2.2 鋼板樁計算2.2.1工況一RB2鋼板樁圍堰工況一計算簡圖如圖2.1，取1m鋼板樁進行計算，考慮施工高水位+7.0。圖2.1 鋼板樁受力簡圖通過midas建立鋼板樁受力簡算模型，經(jīng)計算可得工況一荷載作用下鋼板樁受力如下表：鋼板樁彎矩（KN.m）上支點反力（KN）變形（mm）103.349.314.1圖2.2 工況一鋼板樁受力簡圖圖2.3 工況一：支點反力圖圖2.4 工況一：位移圖鋼板樁應力：=MmaxW=103.310622701

11、000=45.5MPa鋼板樁材質為Q295，取荷載分項系數(shù)取1.35，則允許彎應力為：=2951.35=218MPa鋼板樁強度滿足設計及規(guī)范要求。2.2.2工況二RB2鋼板樁圍堰工況二計算簡圖如圖2.5，取1m鋼板樁進行計算，考慮施工高水位+7.0。圖2.5 鋼板樁受力簡圖 通過midas建立鋼板樁受力簡算模型，經(jīng)計算可得工況二荷載作用下鋼板樁受力如下表： 工況二鋼板樁計算結果表鋼板樁彎矩（KN.m）上支點反力（KN）變形（mm）133.0163.620.4圖2.6 工況二：鋼板樁彎矩圖 圖2.7 工況二：支點反力圖圖2.8 工況二：鋼板樁位移圖鋼板樁應力：=MmaxW/p>

12、000=58.7MPa鋼板樁材質為Q295，取荷載分項系數(shù)取1.35，則允許彎應力為：=2951.35=218MPa鋼板樁強度滿足設計及規(guī)范要求。2.2.3工況三RB2鋼板樁圍堰工況三計算簡圖如圖2.9，取1m鋼板樁進行計算，用等值梁法求出反彎點并計算鋼板樁受力?；厮髱_挖，故該工況圍堰內無水頭差。圖2.9 鋼板樁受力簡圖 假設反彎點的入土深度為h，采用水土分算，則有：q2=10h+10+8.02.19hq1=1010+h+8.0(h+2.7)0.45板樁上土壓力強度等于零的點為反彎點，則該點處的板樁前的被動土壓力強度和板樁后的主動土壓力強度相等，求得反彎點：h=1.4m。 通過midas

13、建立鋼板樁受力簡算模型，經(jīng)計算可得工況三荷載作用下鋼板樁受力如下表：鋼板樁彎矩（KN.m）上支點反力（KN）變形（mm）23.121.30.68圖2.10 工況三：鋼板樁彎矩圖圖2.11 工況三：支點反力圖圖2.12 工況三：變形圖鋼板樁應力：=MmaxW=24.210622701000=10.7MPa鋼板樁材質為Q295，取荷載分項系數(shù)取1.35，則允許彎應力為：=2951.35=218MPa鋼板樁強度滿足設計及規(guī)范要求。2.2.4工況四工況四取1m鋼板樁進行計算，封底砼與鋼板樁固結。通過midas建立鋼板樁受力簡算模型，經(jīng)計算可得工況四荷載作用下鋼板樁受力如下表： 工況四鋼板樁計算結果表鋼

14、板樁彎矩（KN.m）上支點反力（KN）變形（mm）131.5214.10.14 圖2.13 工況四：鋼板樁彎矩圖2.14 工況四：鋼板樁反力圖圖2.15 工況四：鋼板樁位移圖鋼板樁應力：=MmaxW=131.510622701000=57.9MPa鋼板樁材質為Q295，取荷載分項系數(shù)取1.35，則允許彎應力為：=2951.35=218MPa鋼板樁強度滿足設計及規(guī)范要求2.3 圍檁及支撐由設計圖可知，圍檁為2I56、斜撐2I32，工況四荷載作用下圍檁壓力（214.1KN/m）分布如圖2.16，圍檁及支撐的最大受力如圖2.17-圖2.20所示。圖2.16 圍檁及支撐受力示意圖圖2.17 圍檁及支撐

15、彎矩圖圖2.18 圍檁及支撐軸力圖圖2.19圍檁及支撐剪力圖2.20圍檁及支撐組合應力圖圍檁及支撐受力匯總表圍檁及支撐桿 件彎 矩（KNm）軸 力（KN）剪力（KN）組合應力（MPa）圍檁2I56582.3796.5382.2154.8斜撐2I32104634.164.6123.2綜上，圍檁及支撐的最大組合應力為154.8MPa,圍檁及內撐均為Q235,取荷載分項系數(shù)取1.35，則允許應力為：=2351.35=174MPa圍檁及內撐強度均滿足設計及規(guī)范要求。內撐穩(wěn)定性驗算：內支撐為2I32，最大軸力為N=634.1KN，最大彎矩M=104KNm，截面面積A=134cm2，回轉半徑i=12.8c

16、m，計算長度l0=2.38m，長細比=l0i=19，根據(jù)規(guī)范，屬于a類截面，查表得穩(wěn)定性系數(shù)=0.983根據(jù)歐拉公式計算臨界力內支撐穩(wěn)定性滿足要求。第三章 基坑穩(wěn)定性驗算3.1鋼板樁入土深度驗算按簡支梁計算等值梁的兩個支點的反力可知，反彎點處等值梁的反力為P=19.0KN,計算板樁的最小入土深度，其中h為基坑底到反彎點的距離，x為可根據(jù)P和墻前被動土壓力對板樁底端的力矩相等求得，即：x=6P(KKPKa)=6198(1.22.19-0.45)=2.56（m）板樁實際埋深應當位于x之下，所需實際入土深度為：t=(1.11.2)t0入土深度H=1.1（1.4+2.56）=4.36m，板樁最小長度L

17、=4.36+10=14.36m。3.2穩(wěn)定性計算3.2.1鋼板樁嵌固穩(wěn)定性計算根據(jù)建筑基坑支護技術規(guī)程(JGJ120-2012)，單層錨桿和單層支撐的支擋式結構的嵌固深度應符合下列嵌固穩(wěn)定性的要求（圖3.1）：其中：嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)；安全等級為一級、二級、三級的錨拉式支擋結構和支撐式支擋結構，分別不應小于1.15、1.2、1.35；，基坑外側主動土壓力、基坑內側被動土壓力合力作用點至支點的距離(m)。pa1=0pa2=1h1Ka=8.07.70.45=25.9kPapw=w2=1014.5=140kPapp1=0pp2=13Kp=8.05.02.19=87.6kPapw=w2=1014.5=1

18、45kPa基坑內外合力矩利用Excel電子表格作為計算工具。主動土壓力土層上底（KPa）下底（KPa）高度（m）力臂(m)三角形力矩(KN*m)中砂2-2025.97.76.43641.2水014514.54.174383.7合力矩(KN*m)5024.9被動土壓力土層上底（KPa）下底（KPa）高度（m）力臂(m)三角形力矩(KN*m)中砂2-2087.65.07.331605.3水014514.54.174383.7合力矩(KN*m)5989MpMa=59895024.9=1.19Ke=1.15滿足三級基坑要求。RB1鋼板樁圍堰受力圖示如下：pa1=0pa2=1h1Ka=8.08.20.45=29.5kPapw=w2=1016=160kPapp1=0pp2=13Kp=8.05.52.19=96.4kPapw=w2=1016=160kPa基坑內外合力矩利用Excel電子表格作為計算工具。主動土壓力土層上底（KPa）下底（KPa）高度（m）力臂(m)三角形力矩(KN*m)中砂2-2029.58.26.77818.8水0160164.175337.6合力矩(KN*m)6156.4