中山河大桥下部结构承台钢板桩围堰计算书.doc

镇江市路桥工程总公司 主墩承台计算书中山河大桥下部结构承台钢板桩围堰计算书一、计算取值因12#、13#主墩处地质情况基本相同，因此在计算时以12#墩处的地质情况为计算依据。1、地层地质情况，根据图纸中12#主墩旁的地质钻孔资料（钻孔编号：zk8006），可基本确定12#主墩处地质情况为：河床-0.8m为淤泥，标高-0.8m-9.5m范围内为粉土，标高-9.5m-16.5m范围内为粉土。实测水面标高+3.0m，承台处实测河床平均标高0.0m，承台底标高-5.3m。因淤泥层比较薄全部按粉土考虑，通过查有关资料，粉土的主要力学参数为：土的重度18.0kn/m3（浮重度浮8.0kn/m3）、土的内摩擦角=27、土的黏聚力c8kn/m2；2、水土分算，对应水位标高以下的土层取浮重度。3、水面标高取+3.0m，土面标高取0.0m进行验算。4、分工况进行验算。二、钢板桩入土深度及支撑情况钢板桩拟采用拉森型钢板桩w=2037cm3，=200mpa考虑到在施工过程中河面水位有可能上升及施工期间围囹支撑尽量不对承台施工造成影响，因此打入的钢板桩及横撑的布置位置情况为：钢板桩采用拉森型钢板桩，桩长18.0m，打入后桩顶标高+4.5m，桩底标高-13.5m（因基坑混凝土封底底标高为-6.3m，因此钢板桩最大入土深度为7.2m）。围囹采用三道，其设置标高分别为+2.5m、0.0m和-2.3m。三层围囹及支撑结构形式均相同，围囹为双拼hk400ch型钢，斜撑采用630钢管（壁厚20mm）。围囹及内支撑结构示意图详见施工方案。钢板桩及围囹支撑标高如下图所示：三、钢板桩及各支撑结构受力验算基坑开挖结束后坑底标高为-6.3m，水面标高为+3.0m，河床平均顶面标高以0.0m计算。基坑开挖深度h=6.5-0=6.5m。围堰周围土层以均质土对待，其力学参数为：土的重度19.0kn/m3（浮重度浮9.0kn/m3）、土的内摩擦角=10、土的黏聚力c34kn/m2；1、各种工况下围堰验算（1）顶部支撑完成后，抽水并清理干挖至-1.0m高程位置，准备进行r0.0支撑时受力验算。主动土最大压力强度：pa土=浮h tg2（452）-2c tg（452） =913.5tg2（4510/2）-234tg（4510/2） =28.5 kn/m2其中2cka=57.1 kn/m2设主动土压力临界高程为hx，则有：57.1/（0-hx）=28.5/（13.5+ hx）求得主动土压力临界高程hx=-9.0m主动水最大压强pa水=水h=10（3+13.5）=165 kn/m2主动水压力在开挖面位置的压强值为：pa水=水h=10（3+1）=40 kn/m2被动土压力最大压强：pp土=浮h tg2（45+2）+2c tg（45+2） =9（13.5-1）tg2（45+10/2）+234tg（45+10/2） =240.8kn/m2其中2ckp=81kn/m2被动水压力最大压强：pp水=水h=10（13.5-1）=125 kn/m2应力叠加后，土压力零点高程hx=-1.0m开挖处开挖面以上主动应力值为40.0 kn/m2开挖处开挖面以下被动应力值为41 kn/m2钢板桩桩底被动土应力值为172.3 kn/m2计算简图如下：开挖面以上主动压力ea上=80kn/m，对应的高程为：+0.33m开挖面以下被动压力ep=1333.1kn/m，对应的高程为： -8.5m可以看出被动力矩远大于主动力矩，满足要求。在土压力零点以上，由所有力值相对于土压力零点力矩平衡，求得顶支撑需要提供的支撑力为：r2.5=30.4kn/m 设剪力零点高程为hx，求得：hx=0.53m剪力零点高程位置产生最大弯矩mmax=34.8knm按拉森型钢板桩，w=2037cm3mmax/2.5w=6.8mpa=200mpa，钢板桩抗弯满足要求。（2）r0.0支撑完成后，干挖至-3.0m高程位置，准备进行r-2.3支撑时受力验算主动土最大压力强度：pa土= 28.5 kn/m2其中2cka=57.1 kn/m2主动土压力临界高程hx=-9.0m主动水最大压强pa水= 165 kn/m2主动水压力在开挖面位置的压强值为：pa水=60 kn/m2被动土压力最大压强：pp土= 215.3kn/m2其中2ckp=81kn/m2被动水压力最大压强：pp水=105kn/m2应力叠加后，土压力零点高程hx=-3.0m开挖处开挖面以上主动应力值为60 kn/m2开挖处开挖面以下被动应力值为21 kn/m2钢板桩桩底被动土应力值为126.8kn/m2计算简图如下：水面至开挖面主动压力ea上=180kn/m，对应的高程为： -1.0m被动压力ep=776kn/m，对应的高程为：-9.5m根据力矩平衡求得：r+2.5=18.0kn/mr0.0=86.9kn/m压力零点r0=75.2kn/m根据跨径分布大小及主动压力集度，板桩在r0.0压力零点之间产生最大弯矩。设剪力零点高程为hx，求得hx=-1.58m对应的压应力值为：45.8kn/m2剪力零点产生的最大弯矩为：mmax=51knmmmax/2.5w=10mpa=200mpa，钢板桩抗弯满足要求。（3）r-2.3支撑完成后，干挖至-6.3m高程位置，准备进行基坑封底时受力验算主动土最大压力强度：pa土= 28.5 kn/m2其中2cka=57.1 kn/m2主动土压力临界高程hx=-9.0m主动水最大压强pa水= 165 kn/m2主动水压力在开挖面位置的压强值为：pa水=93 kn/m2被动土压力最大压强：pp土= 173.1kn/m2其中2ckp=81kn/m2被动水压力最大压强：pp水=72 kn/m2应力叠加后，土压力零点高程hx=-7.66m开挖处开挖面以上主动应力值为93 kn/m2开挖处开挖面以下主动应力值为12 kn/m2钢板桩桩底被动土应力值为51.6kn/m2计算简图如下：水面至开挖面主动压力：ea上=432.5kn/m对应的高程为： -3.2m开挖面至压力零点高程主动压力：ea下=8.16kn/m对应的高程为：-6.75m被动压力ep=150.7kn/m，对应的高程为：-11.55m根据力矩平衡求得：r2.5=18.0kn/mr0.0=70.2kn/mr-2.3=227.0kn/m压力零点r0=125.5kn/m根据跨径分布大小及主动压力集度，板桩在r-2.3压力零点之间产生最大弯矩。设剪力零点高程为hx，求得hx=-4.94m对应的压应力值为：79.4kn/m2剪力零点产生的最大弯矩为：mmax=244.5knmmmax/2.5w=48mpa=200mpa，钢板桩抗弯满足要求。（4）封底混凝土强度达到规定要求准备进行承台施工时受力验算在该种状态下，灌注桩全部施工完毕。忽略封底砼底面以下主、被动压力影响，仅分析封底砼底面以上主动压力与支撑及封底砼受力平衡进行验算。主动土最大压力强度：pa土= 28.5 kn/m2其中2cka=57.1 kn/m2主动土压力临界高程hx=-9.0m主动水最大压强pa水=93 kn/m2计算简图如下：水面至封底砼底部主动压力ea=432.5kn/m对应的高程为： -3.2m根据力矩平衡求得：r2.5=18.0kn/mr0.0=70.2kn/mr-2.3=185.2kn/mr砼=159.1kn/m根据工况（3）的计算可知钢板桩抗弯满足要求。2、围囹支撑结构受力验算根据以上计算可得：工况1：r2.5=30.4kn/m工况2：r2.5=18.0kn/m，r0.0=86.9kn/m工况3：r2.5=18.0kn/m，r0.0=70.2kn/m，r-2.3=227.0kn/m工况4：r2.5=18.0kn/m，r0.0=70.2kn/m，r-2.3=185.2kn/m因三道围囹结构形式相同，因此仅验算工况3时第三道层围囹及支撑受力状况。计算简图如下图所示：title,围囹及支撑验算结点,1,0,0结点,2,3.7,0结点,3,7.4,0结点,4,11.4,0结点,5,14.8,0结点,6,18.8,0结点,7,22.5,0结点,8,26.2,0结点,9,26.2,3.5结点,10,26.2,6.5结点,11,26.2,10结点,12,22.5,10结点,13,18.8,10结点,14,14.8,10结点,15,11.4,10结点,16,7.4,10结点,17,3.7,10结点,18,0,10结点,19,0,6.5结点,20,0,3.5结点,21,11.4,3.5结点,22,14.8,3.5结点,23,14.8,6.5结点,24,11.4,6.5单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,1单元,4,5,1,1,1,1,1,1单元,5,6,1,1,1,1,1,1单元,6,7,1,1,1,1,1,1单元,7,8,1,1,1,1,1,1单元,8,9,1,1,1,1,1,1单元,9,10,1,1,1,1,1,1单元,10,11,1,1,1,1,1,1单元,11,12,1,1,1,1,1,1单元,12,13,1,1,1,1,1,1单元,13,14,1,1,1,1,1,1单元,14,15,1,1,1,1,1,1单元,15,16,1,1,1,1,1,1单元,16,17,1,1,1,1,1,1单元,17,18,1,1,1,1,1,1单元,18,19,1,1,1,1,1,1单元,19,20,1,1,1,1,1,1单元,20,1,1,1,1,1,1,1单元,4,21,1,1,0,1,1,1单元,21,24,1,1,1,1,1,1单元,24,15,1,1,1,1,1,0单元,5,22,1,1,0,1,1,1单元,22,23,1,1,1,1,1,1单元,23,14,1,1,1,1,1,0单元,21,22,1,1,0,1,1,0单元,24,23,1,1,0,1,1,0单元,2,20,1,1,0,1,1,0单元,3,21,1,1,0,1,1,0单元,6,22,1,1,0,1,1,0单元,7,9,1,1,0,1,1,0单元,10,12,1,1,0,1,1,0单元,13,23,1,1,0,1,1,0单元,16,24,1,1,0,1,1,0单元,17,19,1,1,0,1,1,0结点支承,1,3,0,0,0结点支承,8,3,0,0,0单元荷载,1,-3,227,0,1,90单元荷载,2,-3,227,0,1,90单元荷载,3,-3,227,0,1,90单元荷载,4,-3,227,0,1,90单元荷载,5,-3,227,0,1,90单元荷载,6,-3,227,0,1,90单元荷载,7,-3,227,0,1,90单元荷载,8,-3,227,0,1,90单元荷载,9,-3,227,0,1,90单元荷载,10,-3,227,0,1,90单元荷载,11,-3,227,0,1,90单元荷载,12,-3,227,0,1,90单元荷载,13,-3,227,0,1,90单元荷载,14,-3,227,0,1,90单元荷载,15,-3,227,0,1,90单元荷载,16,-3,227,0,1,90单元荷载,17,-3,227,0,1,90单元荷载,18,-3,227,0,1,90单元荷载,19,-3,227,0,1,90单元荷载,20,-3,227,0,1,90单元材料性质,1,20,7951560000,231865560,0,0,-1单元材