黄河某大桥主墩承台钢板桩设计计算书.doc

x大桥主墩承台钢板桩设计计算书x黄河大桥主墩承台钢板桩计算已知条件：1、施工水位：+17.50m2、平台土围堰标高：+19.00m；承台底面标高：+11.67m；承台厚4.8 m。3、土的重度为：18.8KN/ m3，内摩擦角=20.14、距板桩外1.5m均布荷载按20KN/ m2计。5、围堰内50cm厚C20封底砼。6、拉森型钢板桩 W=2037cm3，f=200MPa钢板桩平面布置、板桩类型选择，支撑布置形式，板桩入土深度、基底稳定性设计计算如下：(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图ka=tg（45-/2）= tg（45-20.1/2）=0.49Kp= tg（45+/2）= tg（45+20.1/2）=2.05板桩外侧均布荷载换算填土高度h1，h1=q/r=20/18.8=1.06m+17.50m以上土压力强度Pa1：Pa1=r*(h1+1.5)Ka=18.8*(1.06+1.5)*0.49=23.6KN/m2+17.50m以下土压力强度Pa2：Pa2=r*(h1+1.5)+（r-rw）*（17.5-11.67）*Ka=18.8*(1.06+1.5)+()18.8-10*5.83*0.49=48.7KN/m2水压力(围堰抽水后)Pa3：Pa3=rw*(17.5-11.67)=10*5.83=58.3 KN/m2则总的主动压力(土体及水压力)Ea：Ea=(23.6*2.56)/2+23.6*(2.56+5.83)+(48.72-23.6)*5.83/2+58.3*5.83/2=471.4 KN/m2合力Ea距承台底的距离y：471.4*y=23.6*2.56*5.83+2.56/3+23.6*5.83*5.83/2+(48.72-23.6)/2*5.83*5.83/3+58.3*5.83/2*5.83/3=2.28m(2)确定内支撑层数及间距按等弯距布置确定各层支撑的间距,根据拉森型钢板桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:h= = =298cm=2.98mh1=1.11h=1.11*2.98=3.3mh2=0.88H=0.88*2.98=2.62mh3=0.77h=0.77*2.98=2.3m根据具体情况，确定采用的布置如右图所示：（3）各内支撑反力采用简支梁法近似计算各内支撑反力P1=23.62.56/2+23.6(0.34+2.89/2)+31.220.34/2+31.222.89/2+(95.97-31.22)/22.89/2=146.15 KN/mP2=95.97（2.6/2+2.89/2）+（130.62-95.97）/22.6/2-（95.97-31.22）/22.89/2=227.11KN/m（4）钢板桩入土深度：土的重度考虑浮力影响后，取r=8.8KN/m2Kn=r(Kp-Ka)=8.8*(2.05-0.49)=13.73 KN/m3则r*( Kp-Ka)*X*X*X*2/3*1/2=2.28*471.4得X=6.12取安全系数K=1.1X=1.1*6.12=6.73m所以钢板桩的总长度L为：L=6.73+1.06+7.33=14.76m选用钢板桩长度16.0m，7号墩考虑为18.m。(5) 基坑底部的隆起验算考虑地基土质均匀,依据地质勘察资料,其土体力学指标如下: r=18.8 KN/m3，c=21.1Kpa，q=20 KN/m2由抗隆起安全系数K=2C/（q+rh）1.2则：h (2C -1.2q)/1.2r(2*3.14*21.1-1.2*20)/1.2*18.8 4.8m即钢板桩周围土体不超过4.8m时，地基土稳定，不会发生隆起。实际施工中，尽量减小坑沿活载，同时适当降低板桩侧土体高度，以避免基坑底部的隆起。（6）基坑底管涌验算根据不发生管涌条件：K=（h+2t）r/ hrw1.5r=rs-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m3, t=5.0m h=7.0m rw=10.0 KN/m3则K=(7+2*5)*8.8/7*10=2.131.5即当钢板桩入土深度超过5m时，不会发生管涌。（7）坑底渗水量计算：Q=K*A*= K*A* h/( h+2t)根据设计地质资料，土的综合渗透系数取0.08m/d则Q=(0.08*26*20*7)/(7+2*5)=17.12m3根据其渗水量的大小，为到达较好的降水效果利于承台施工，在承台外侧与钢板桩之间设置8个降水井。 （8）整体抗浮稳定性检算：当停止降水或抽干基坑内积水时，封底层底面因受到静水压力作用，则要求K=Pk/Pf=(0.9Ph+*L*f*h)/Pf1.05 =（0.9842.8+0.6（26+20）1421.1）/2026（17.5-11.67-0.8）=0.61.05但由于在施工中，将在基坑内封底砼中设置降水井，降水工作不停止，降水后水位比封底砼底面要低，静水压力较小，从而不会发生整体上浮。（9）封底砼强度验算将封底砼近似简化为简支单向板计算，封底砼抗拉强度：f=1/8*Q2/W=32/4drw（h+d）-rc*d =3*20/4*0.510*5.03-22*0.5=1260f =1500Kpa（10）围囹受力计算(26m): 1、 支承力：P1=P/4=498.3/4=124.575t=124575kg2、 支承布置见右图。3、 围囹采用36a，同时腹板每隔1米两侧加焊一道，翼板间焊接2米通长钢板，加焊缀板后形成封闭箱型结构。4、 弯矩Mmax=1/8q(l2-4a2) =1/8*19.165*(6.52-4*3.252)=05、 剪力Q=R/2=62287.5kg=Q*Sx/Ix*d=62287.5*514.7/15800*1.58=1284.2kg/cm21300 kg/cm26、 围囹分2段，每段12.9m7、 20m布置，同样为2段，每段长度9.9m 。（11）支承杆，采用60010的钢管1、 钢管截面积A=1/4(D2-d2) =/4*(602-582)=185.26cm22、 钢管的回转半径=0.354*(D+d)/2=0.354*(60+58)/2=20.88cm3、 钢管的长细比=l/=650*1/20.88=31.13 =0.9574、 钢管的稳定性=e/A=124575/0.957*185.26=702.647kg/cm22150 kg/cm25、第一层、第二层采用相同的材料制作围囹和支承杆，第二层、第三层临时支承采用6006的钢管支撑在桩基护筒上，第二层采取逐步置换的方法，将支撑由桩上转化到过桥桩上，第三层钢管支撑浇筑封底砼后且达到一定强度后将支承杆拆除。6、首层砼浇注厚度为2米，达到一定强度后拆除第二层支撑。第三道围囹采用236a工字钢，如下图所示。