鋼板樁圍堰計(jì)算書(2層圍檁@15m鋼板樁)

頁第一章設(shè)計(jì)條件1.1工程概況主線大承臺(tái)位于陸地上，根據(jù)基坑開挖深度，擬定3種類型鋼板樁圍堰。對(duì)于邊墩承臺(tái)擬定一種類型鋼板樁圍堰。對(duì)于大承臺(tái)，開挖6.5m及以上選用15m長(zhǎng)鋼板樁圍堰，2層支撐；開挖6m-6.5m選用12m長(zhǎng)鋼板樁圍堰，2層支撐,開挖6m以下，選用12m長(zhǎng)鋼板樁，1層支撐。對(duì)于小承臺(tái)，選用12m長(zhǎng)鋼板樁，一層支撐。該計(jì)算書驗(yàn)算大承臺(tái)第一種類型ZX179#（開挖7.45m）承臺(tái)圍堰受力情況。ZX179#承臺(tái)水文資料及設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算，統(tǒng)計(jì)如下：（1）鋼板樁頂標(biāo)高： +9.0m（2）鋼板樁底標(biāo)高： -6m（3）承臺(tái)頂標(biāo)高：+4.8m（4）承臺(tái)底標(biāo)高： +1.6m（5）承臺(tái)高度：3.2m（6）地面標(biāo)高：+8.95m（7）地下水位：+5.16m1.2設(shè)計(jì)概況承臺(tái)尺寸18.7×10.6×3.2m，鋼板樁圍堰內(nèi)輪廓尺寸為20.8×12.5m，高15m。采用拉森—400×170型鋼板樁，承臺(tái)為一次性澆筑，按照開挖深度設(shè)置兩道圍檁及支撐。圍檁采用2I56，斜撐均采用2I32，內(nèi)支撐均采用φ426×10鋼管。施工工藝：插打鋼板樁并合攏，開挖至樁頂以下1m，安裝第一道圍檁及支撐；繼續(xù)開挖并降水至第二層圍檁標(biāo)高，安裝第二層圍檁及支撐；開挖至基坑底；澆筑10cmC20混凝土墊層；進(jìn)行承臺(tái)施工。圖1.1鋼板樁圍堰及內(nèi)支撐平面圖圖1.2鋼板樁圍堰立面圖1.3主要計(jì)算依據(jù)（1）（2）、《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD-602004）；（3）、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2011）；（4）、《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)；（5）、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)；（6）、《土力學(xué)》第二版中國建筑工業(yè)出版社；（7）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）1.4荷載計(jì)算1、土壓力的計(jì)算根據(jù)W.J.M朗金（RanKing）理論可得：主動(dòng)土壓力計(jì)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(jì)算主動(dòng)土壓力強(qiáng)度的點(diǎn)至填土表面的距離（m）；——填土的內(nèi)摩擦角（°）；——主動(dòng)土壓力系數(shù)c——填土黏聚力（）被動(dòng)土壓力計(jì)算公式：其中，式中：——被動(dòng)土壓力系數(shù)2、水壓力的計(jì)算靜水壓力計(jì)算公式：1.5土體參數(shù)全線承臺(tái)地質(zhì)情況大致相同，承臺(tái)埋設(shè)于原有待拆除路基下方，從原有路基標(biāo)高至鋼板樁底標(biāo)高之間土體為原路基填土，粉土，由于原路基填土無實(shí)驗(yàn)參數(shù)，近似參考粉土土體參數(shù)。土體參數(shù)依據(jù)《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》取值，詳見表1.1。表1.1土體參數(shù)表土層名稱厚度（m）飽和重度固接快剪試驗(yàn)承載力允許值（kPa）粘聚力C（kPa）內(nèi)摩擦角Φ路基填土/粉土1618.75301001.6材料特性（1）鋼板樁表1.2鋼板樁材料特性表材料規(guī)格（Q295）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-400×170×15.540017015.5242.5190386002270（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(zhuǎn)半徑(cm)I5613510665590234222I326752.71108069212.8φ426×10128.8101.127081257914.5第二章基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算2.1計(jì)算工況工況一：挖土至+5.3安裝第二層圍檁及支撐前；工況二：第二層圍檁及支撐安裝完成，開挖至基坑底。2.2鋼板樁計(jì)算2.2.1工況一工況一計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2.1-2.3，取1m鋼板樁進(jìn)行計(jì)算，用等值梁法求出反彎點(diǎn)并計(jì)算鋼板樁受力，土壓力采用水土分算：圖2.1工況一鋼板樁受力簡(jiǎn)圖假設(shè)反彎點(diǎn)的入土深度為h，則有：,板樁上土壓力強(qiáng)度等于零的點(diǎn)為反彎點(diǎn)，則該點(diǎn)處的板樁前的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度和板樁后的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度相等，求得反彎點(diǎn)：h<0,取h=0。通過midas建立鋼板樁受力簡(jiǎn)算模型，經(jīng)計(jì)算可得工況一荷載作用下鋼板樁受力如下表：表2.1工況一鋼板樁計(jì)算結(jié)果表墩號(hào)彎矩（KN.m）上支點(diǎn)反力（KN）變形（mm）ZX179#9.313.80.47圖2.2工況一：鋼板樁彎矩圖圖2.3工況一：鋼板樁反力圖圖2.4工況一：鋼板樁位移2.2.1工況二工況二計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2.5，取1m鋼板樁進(jìn)行計(jì)算，用等值梁法求出反彎點(diǎn)并計(jì)算鋼板樁受力，土壓力采用水土分算：圖2.5ZX208#鋼板樁受力簡(jiǎn)圖以ZX179#墩為例，假設(shè)反彎點(diǎn)的入土深度為h，則有：,板樁上土壓力強(qiáng)度等于零的點(diǎn)為反彎點(diǎn)，則該點(diǎn)處的板樁前的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度和板樁后的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度相等，求得反彎點(diǎn)：h=1.80m。通過midas建立鋼板樁受力簡(jiǎn)算模型，經(jīng)計(jì)算可得工況一荷載作用下鋼板樁受力如下表：表2.1工況二鋼板樁計(jì)算結(jié)果表墩號(hào)彎矩（KN.m）上支點(diǎn)反力（KN）變形（mm）ZX179#116.9177.120.05圖2.6工況二：鋼板樁彎矩圖圖2.7工況二：支點(diǎn)反力圖圖2.8工況二：鋼板樁位移圖綜上，在工況二鋼板樁受力最不利，其最大彎矩為177.1KN.m；最大變形為20.05mm；鋼板樁應(yīng)力：鋼板樁材質(zhì)為Q295，取荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35，則允許彎應(yīng)力為：∴鋼板樁強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求2.3圍檁及支撐由設(shè)計(jì)圖可知，圍檁為2I56、斜撐2I32，在工況二荷載作用下圍檁土壓力（177.1KN/m）分布如圖2.9，圍檁及內(nèi)撐的最大受力如圖2.10-圖2.13所示。圖2.9圍檁及內(nèi)撐受力示意圖圖2.10圍檁及內(nèi)撐彎矩圖圖2.11圍檁及內(nèi)撐軸力圖圖2.12圍檁及內(nèi)撐剪力圖2.13圍檁及內(nèi)撐組合應(yīng)力圖表2.3圍檁及內(nèi)撐受力匯總表ZX179#桿件彎矩（KN.m）軸力（KN）剪力（KN）組合應(yīng)力（MPa）圍檁2I56437.81106.9519.5113.4斜撐2I3253.5907.9-107.1內(nèi)撐φ426×10-742.6-62.3綜上，圍檁及內(nèi)撐的最大組合應(yīng)力為113.4MPa,圍檁及內(nèi)撐均為Q235,取荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35，則允許應(yīng)力為：∴圍檁及內(nèi)撐強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求內(nèi)撐穩(wěn)定性驗(yàn)算：內(nèi)支撐為φ426×10，最大軸力為N=742.6KN，截面面積A=128.8cm2，回轉(zhuǎn)半徑i=14.5cm，計(jì)算長(zhǎng)度，長(zhǎng)細(xì)比，根據(jù)規(guī)范，屬于a類截面，查表得穩(wěn)定性系數(shù)φ=0.826內(nèi)支撐穩(wěn)定性滿足要求。第三章基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算3.1鋼板樁入土深度驗(yàn)算鋼板樁的最小入土深度采用等值梁法計(jì)算，由分析可知，工況二為最不利工況，計(jì)算簡(jiǎn)圖如上圖所示，其受力簡(jiǎn)圖如3.2.1。圖3.1鋼板樁土壓力分布圖由等值梁法有：求得：x=3.04，考慮鋼板樁外露50cm∴鋼板樁長(zhǎng)度滿足要求。3.2基坑穩(wěn)定性計(jì)算計(jì)算承臺(tái)施工期間基坑穩(wěn)定性，采用雙圓弧滑動(dòng)面計(jì)算模型（如圖3.3.1），圓弧中心取坑底與鋼板樁交點(diǎn)，取基坑底位于+1.5m時(shí)進(jìn)行計(jì)算。采用Excel電子表格作計(jì)算工具?？够踩禂?shù)（即基坑抗隆起穩(wěn)定系數(shù)）：∴安全系數(shù)滿足要求。說明：1、上述計(jì)算原理參照《基坑抗隆起穩(wěn)定安全系數(shù)實(shí)用計(jì)算分析與應(yīng)用》巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)第26卷增12007年7月；2、計(jì)算結(jié)果中的抗隆起穩(wěn)定安全系數(shù)為最小值，當(dāng)滑動(dòng)圓弧半徑（即表中的參數(shù)D）取其他值時(shí)，安全系數(shù)會(huì)增大；3、計(jì)算式中的為鋼板樁的容許抵抗彎矩，其他抗矩