承台钢板桩围堰设计计算书.docx

《承台钢板桩围堰设计计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《承台钢板桩围堰设计计算书.docx（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、承台钢板桩围堰设计计算书目录第一章设计条件11.1 工程概况11.2 设计概况11. 3主要计算依据2L 4荷载计算21. 5 土体参数31.6材料特性4第二章基坑支护结构受力计算42. 1计算工况42. 2钢板桩计算42. 2.1工况一42. 2.2工况二62. 2.3工况三82. 2.4工况四102.3围楝及支撑11第三章基坑稳定性验算143.1钢板桩入土深度验算143. 2稳定性计算153. 2. 1钢板桩嵌固稳定性计算153. 2. 2基坑渗流稳定性计算183. 3封底混凝土计算193. 3.1封底混凝土抗浮计算错误!未定义书签。3. 3. 2封底混凝土抗弯计算错误!未定义书签。第1页

2、共21页qi=10x(10+)+8.0(+2.7)x0.45板桩上土压力强度等于零的点为反弯点，那么该点处的板桩前的被动土压力强度和板桩后的主动土压力强度相等，求得反弯点：h=l. 4mo通过midas建立钢板桩受力简算模型，经计算可得工况三荷载作用下钢板桩受力如下表:-213 丁钢板 桩弯矩(KN.m)上支点反力(KN)变形(mm)23. 121.30. 68图2.10工况三：钢板桩弯矩图MIDAS/CivilPOSTPROCESSORREACTION FORCE内力-z最小反力千点=2FZ: -2.1280E-K)01量大发力节点=4FZ: 7.8162E+000图2.11工况三：支点反力

3、图0.679MIDAS/CivilPOST-PROCESSORDEFORMED SHAPEZ-方向X-DIR=0.00NODE=1Y-DIR=0.00NODE=1Z-DIR= 0.68NODE=9COMB.= 0.68NODE=9系/=8.393E+002图2. 12工况三：变形图第9页共21页钢板桩应力：g= - = 242x1 6 =10.7MPaW 2270x1000钢板桩材质为Q295,取荷载分项系数取1.35,那么允许弯应力为：295n=-=218MPaJL w/钢板桩强度满足设计及规范要求。工况四工况四取1m钢板桩进行计算，封底碎与钢板桩固结。通过midas建立钢板桩受力简算模型，

4、经计算可得工况四荷载作用下钢板桩受力 如下表：war-69.347.4拿0.0穹矩,66.1948.2330.2612.290.00-23.64-41.61-59.58-77.55-95.51-113.48-131.45工况四钢板桩计算结果表钢板桩弯矩 (KN.m)上支点反力(KN)变形(mm)131. 5214. 10. 14图2.13工况四：钢板桩弯矩蠹22-AA内力小反力节点=5FZ: 10.85量大反力图2. 14工况四：钢板桩反力图第10页共21页Z-方可gn.oooooo0.138X-DIR=0.00 NODE=1Y-DIR=0.00 NODE=1Z-DIR=0.14 NODE=6

5、COMB.= 0.14NODE=6系敷=3.799E+003图2. 15工况四：钢板桩位移图钢板桩应力:“黑二零M57.9MPa钢板桩材质为Q295,取荷载分项系数取1.35,那么允许弯应力为:295M = -=218MPaJL 。(匕钢板桩强度满足设计及规范要求2.3围楝及支撑由设计图可知，围楝为2156、斜撑2132,工况四荷载作用下围楝压力(214. IKN/m)分布如图2. 16,围楝及支撑的最大受力如图2. 17-图2. 20所示。IEOJIGIrJTENTENTENlErJ图2.16围橡及支撑受力示意图第11页共21页-449 TH图-453.92.17围橡及支撑弯矩图穹矩582.

6、34488.57394.80301.02207.25113.480.00-74.06-167.84261.61355.38-449.15FT 五 6图2.18围橡及支撑轴力图第12页共21页弟力30.520.00-119.84-195.01-270.19-345.37420.55-495.73-570.91-646.09721.27-796.45石力Z382.17312.68243.20173.71104.2334.740.00-104.23-173.71-243.20-312.68-382.17图2. 19围橡及支撑剪力图迫合(最大值)39.3121.670.00-13.62-31.26-4

7、8.91-66.55-84.19-101.84-119.48。!三-137.12-154.772. 20围橡及支撑组合应力图围橡及支撑受力汇总表围楝及支撑杆件弯矩 (KNm)轴力(KN)剪力(KN)组合应力(MPa)围楝2156582.3796.5382.2154.8斜撑2132104634. 164.6123.2综上，围楝及支撑的最大组合应力为154. 8MPa,围楝及内撑均为Q235,取荷载分项系数取L35,那么允许应力为:第13页共21页235团=174MPa围楝及内撑强度均满足设计及规范要求。内撑稳定性验算：内支撑为2132,最大轴力为N=634. 1KN,最大弯矩M=104KN -

8、m,截面面积A=134cn)2,回转半径i二12. 8cm,计算长度/o = 2.38m,长细比人=乜=19,根据规范，属于a类I截面，查表得稳定性系数。=0.983FA根据欧拉公式计算临界力NFx = 7k = 68607.5ZN(l.U2)以“八%一08= U3.SMPaKe = 1.15满足三级基坑要求。RBI钢板桩围堰受力图示如下:p2=/K=8.0x8.2x0.45=29.5kPapw = yw/i2=10xl6=160kPaPpi = 0pp2 = % 为 3Kp=8.0x5.5x2.19=96.4kPapw = yw /i2=10 x 16= 160kPa基坑内外合力矩利用Exc

9、el电子表格作为计算工具。第17页共21页主动土压力土层上底 (KPa)下底 (KPa)击时 (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)6156.47370.9被动土压力土层上底 (KPa)下底 (KPa)(W)度 (m)力臂 (m)三角形力矩 (KN*m)中砂2-2096.45.57.672033.3水0160164.175337.6合力矩(KN*m)7370.9方= 1.15Ma 6156.4满足三级基坑要求。3. 2. 2基坑渗流稳定性计算钢板桩围堰底端位于碎石土, 符合下式规定。方= 1.1

10、5Ma 6156.4满足三级基坑要求。3. 2. 2基坑渗流稳定性计算钢板桩围堰底端位于碎石土, 符合下式规定。砂土或粉土含水层时，地下水渗流的流土稳定性应(20.8A*k/%, _ f式中，Kf 一流土稳定性平安系数；平安等级为一、二、三级围堰结构，分别不 应小于 1.6、1.5、1.4old 一钢板桩在坑底以下的插入深度(m),取5. 0m；Qi 潜水面或承压水含水层顶面至坑底的土层厚度(m),取9. 5m；/ 土的浮重度，取8. 0KN/m3；M一围堰内外水头差，取9.5nu第18页共21页第一章设计条件1.1工程概况北引桥RBI、RB2采用钢板桩围堰施工。取RB2承台水文资料及设计参数

11、计算，统计如下:RB2承台钢板桩围堰：(1)钢板桩顶标高：+7. 5m(2)钢板桩底标高：-7.5m(3)承台顶标高：+1. 0m(4)承台底标高：T. 0m(5)基坑底标高：-2.5m(6)承台高度：2.0m(7)河床标高：+0. 2m(8)施工高水位：+7. 0m1.2设计概况北引桥RB2承台钢板桩围堰内轮廓尺寸为8. 0X4. 8m,高15. 0m。采用拉森一400 X 170型钢板桩，承台为一次性浇筑，共设置3道围楝及支撑。图1.1钢板桩围堰及内支撑平面图第1页共21页(a)潜水出、珈用 (2x5.0 + 0.8x9.5)x8.01仆一./口曲分带入数据，=1.48 21.4,满足要求

12、。9.5x102. 3基坑抗隆起计算根据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012),本工程基坑隆起选择地基极限承 载力的模式进行计算，基坑隆起的平安系数计算如下：QNq+cN小%出(/2 +。) + %M=%2(45+0/2)*anM = (Nl)/tan。式中：Kb抗隆起平安系数；ymi基坑外挡土构件底面以上土的重度，取18.0；m2基坑内挡土构件底面以上土的重度，取18.0；D基坑底面至挡土构件底面的土层厚度，5.0m；h基坑开挖深度，2.7m；qo地面均布荷载，无；Nc、Nq承载力系数；c、(P挡土构件底面以下土的粘聚力、内摩擦角。第19页共21页q。Ng = tar? (45 +

13、与=7.8Nc = (Nq-l)/ tan0 = 16.8=5.41.4满足三级基坑隆起稳定性要求。第20页共21页7.5，怆厦标百)7，(二小卬檀标高)5Z1.5(索三是田檀标禺) 乂3.01豕台厦斥岳)-1.0(承台京标商)2.5(基坑质林药)-7E标葺) 乂 说明:2156枚森4的二三三三三二三三三二二1.3 主要计算依据(1)、工程施工图设计；(2)、公路桥涵设计通用规范(JTG D-60 2015)；(3)、公路桥涵施工技术规范(JTG/T 3650-2020)；(4)、建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)；(5)、钢结构设计标准(GB 50017-2017)；(6)、土力

14、学第二版中国建筑工业出版社；(7)、建筑地基基础设计规范(GB 50007-2011)；荷载计算1、土压力的计算根据W. J. M朗金(Ran King)理论可得：主动土压力计算公式：Pa = yh tan2（45，） - 2c tan（45 -与=yhKa - 2c厄第2页共21页其中，Ka=tan2（45。幺） 02式中：7墙后填土的重量(左N/田)，地下水位以下用浮重度;h计算主动土压力强度的点至填土外表的距离(m)；9填土的内摩擦角( )；Ka主动土压力系数c填土黏聚力QkN/m2)被动土压力计算公式：pp = yh tan2（45 + ） + 2c tan（45 + ） = yhKp

15、 + 2c其中,= tai?（45。+ ?）式中：Kp被动土压力系数2、水压力的计算静水压力计算公式：p = ywh5 土体参数RB2承台处地面标高为+0. 2m,钢板桩设计底标高-7. 5m,从泥面标高至钢板桩底 标高之间土体为中砂，福州市闽侯二桥工程地质评价中孔位DZD0取值(透水性土按 水土分算计算)，详见表表1.1土体参数表土层名称厚度 (m)天然重度浮重度Y固接快剪试验承载力允许值(kPa)粘聚力C (kPa)内摩擦角中砂2-28.2188022150花岗岩7-2-27Ka = tan2（45 一，）= 0.45 店=tan（45。-，）= 0.67Kp = tan2（45 +） =

16、 2.19 历=tan（4S。+） = 1.48第3页共21页1.6 材料特性(1)钢板桩表1.2钢板桩材料特性表材料规格(Q295)尺寸每米钢板桩截面特征宽度 (mm )高度 (mm )腹板厚度 (mm)截面积 (cm2)单位重量 (kg/m2)惯性 距 (cm1)截面模数 (cm3)SPIV-400X 170X 15. 540017015.5242.5190386002270(2)支撑型钢表1.3支撑型钢材料特性表材料规格Q235截面积 (cm2)单位重量 (kg/m)惯性距 (cm1)截面模数 (cm3)回转半径 (cm)21562702121311804684222132134105.

17、422160138412.8第二章基坑支护结构受力计算1.7 计算工况工况一：抽水至+3.5m,第一层围楝安装完成，安装第二层围橡前。工况二：抽水至0,第二层围楝安装完成，安装第三层围楝前。工况三：安装第三层围楝，回水与坑外水面一致，并开挖至基坑底，封底碎浇 筑前。工况四：水下封底碎浇筑完成并到达强度后，抽干水(围楝不拆)。2. 2钢板桩计算2. 1工况一RB2钢板桩围堰工况一计算简图如图2.1,取1m钢板桩进行计算，考虑施工高水位+7.0。第4页共21页+7.5（颜标高）+3.5 （筑内水位） 5Z+3.5 （筑内水位） 5Z+7.0（第一道图赫高） 5ZM. 2（河床标西）图2. 1钢板桩

18、受力简图通过midas建立钢板桩受力简算模型，经计算可得工况一荷载作用下钢板桩受力 如下表：钢板 桩弯矩 (KN.m)上支点反力（KN）变形(mm)103.349.314. 1穹矩103.3393.9384.5475.1565.75“LLU101.2“LLU101.20.056.3646.9737.5728.1818.799.390.00图2. 2工况一钢板桩受力简图第5页共21页1.9图2.3工况一：支点反力图内力z最小反力节点=1FZ: 11.91最大反力节点=4FZ: 49.34Z-方句X-DIR=0.00NODE=1Y-DIR=0.00NODE=1NODE=2COMB.= 14,11N

19、ODE=24.606E-K)01图2. 4工况一：位移图钢板桩应力：$ = 103.3X106 =45.5MPa2270x1000钢板桩材质为Q295,取荷载分项系数取1.35,那么允许弯应力为:295o= =218MPaA. 钢板桩强度满足设计及规范要求。工况二RB2钢板桩围堰工况二计算简图如图2. 5,取1m钢板桩进行计算，考虑施工高水 位+7.0。第6页共21页7.522(河床年商)图2. 5钢板桩受力简图通过midas建立钢板桩受力简算模型，经计算可得工况二荷载作用下钢板桩受力 如下表:工况二钢板桩计算结果表133.00116.81100.6384.4568.2752.0935.911

20、9.730.00-12.64-28.82-45.00图2. 6工况二：钢板桩弯矩图130.9133 0至00.0内力-z最小反力节点=1FZ: 16.36最大反力节点=4FZ: 163.64图2.7工况二：支点反力图钢板桩弯矩(KN.m)上支点反力(KN)变形(mm)133.0163.620.4第7页共21页Z-方句X-DIR=0.00NODE=120.436Y-DIR=0.00 NODE=1Z-DIR= 20,44NODE=6COMB.= 20.44NODE=6系蚊= 3.670E+001图2.8工况二：钢板桩位移图 钢板桩应力：k等= *3=58.7MPa钢板桩材质为Q295,取荷载分项系数取1.35,那么允许弯应力为:295-=218MPa1.35钢板桩强度满足设计及规范要求。2. 2. 3工况三RB2钢板桩围堰工况三计算简图如图2. 9,取1m钢板桩进行计算，用等值梁法求出反弯点并计算钢板桩受力。回水后带水开挖，故该工况围堰内无水头差。图2. 9钢板桩受力简图假设反弯点的入土深度为h,采用水土分算，那么有:第8页共21页