大桥主桥基础钢板桩围堰设计.doc

大南沙特大桥主桥基础钢板桩围堰设计摘要：结合大南沙特大桥主桥基础钢板桩围堰设计实例，对钢板桩围堰结构桩长、堰体宽度、结构内力以及整体稳定等进行了计算复合, 指出围堰设计方法对同类工程围堰结构的设计、计算具有参考价值。关键词：大南沙特大桥；钢板桩围堰设计；深度计算abstract: combining the main bridge foundation south saudi big steel cofferdam pile design examples of the steel cofferdam pile structure pile length, width, structure and internal force pointed overall stability of composite calculation, and points out that the design of the cofferdam method of similar projects in the structural design of the cofferdam, calculation has reference value.keywords: big south saudi bridge; steel sheet pile cofferdam design; depth calculation中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：1 工程概况1.1 钢板桩围堰尺寸大南沙特大桥主桥20#主墩承台尺寸为24.8m（横桥向）9.2m（纵桥向）5m（高度）（未含50cm塔座高度），综合考虑承台模板、围囹及施工空间需要，施工时拟定钢板桩内侧缘宽出承台各边1.5m，即钢板桩围堰内尺寸为27.8m（横桥向）12.2m（纵桥向）。20#墩位于小榄水道河滩，根据现场实测情况，墩位处河床标高为+0.0m。20#墩承台顶面设计标高为-2.0m（未含50cm高塔座），底标高-7.0m，考虑水下封底，封底厚度为100cm，下面抛片石50cm，则20#墩基坑底标高为-8.5m。2 工程地质条件根据本工程地质勘察报告，20#主墩承台范围河床以下30m均为-1层，土质为淤泥质粉质粘土，力学性能参数为=15.9kn/m³,=12.8º, c2.0kpa。根据设计资料提供的最高设计水位、水文站勘测资料等数据，以及施工现场的观测，综合比较分析，施工时计算水位取+2.5m，围堰钢板桩顶标高取+3.5m。按满足施工操作空间的需要以及现有平台钢管桩的位置，单墩钢板桩围堰平面内壁尺寸采用27.8m（横桥向）12.2m（纵桥向），根据实际施工情况需要，钢板桩围堰顶面高程采用+3.5m。围堰材料采用国产新iv型钢板桩。3 计算参数确定本计算书中是采用的单边容许应力法，按公路桥涵钢结构及木结构设计规范取值。即：q235：拉、压=140mpa弯=145mpa=85mpaq345（16mn）：拉、压=200mpa弯=210mpa=120mpa根据该规范规定，临时结构可在容许应力基础上乘以1.3的扩大系数，由于钢板桩为租用，考虑材料折旧等因素，钢板桩材料容许应力不作临时提高。允许挠度：l/400。4国产新型钢板桩尺寸和截面特性1、截面尺寸：宽度：400mm、高度：180mm、厚度：15.5mm。钢板桩材质为16锰钢。2、截面特性（单根板桩）：b=400mm、h=180mm、t=15.5mm、t=10.5mm，截面积为，截面抵抗矩为,惯性矩为,重量为。国产新iv型钢板桩5板桩结构计算5.1钢板桩入土深度计算根据封底砼厚度1.0m，下抛片石0.5m，确定围堰内基坑底标高为-8.5m，采用等值梁法计算钢板桩入土深度。计算的工况为：围堰内抽水至标高-4.0m，第二层内支撑安装完毕后，基坑开挖至标高-8.5m。钢板桩围堰相关设计相关控制参数：封底砼浇筑前设置两层内支撑，第一层内支撑中心标高为+0.0m，第二层内支撑中心标高为-3.5m。围堰外设计水位为+2.5m，围堰内设计水位为-4.0m。钢板桩顶标高为+3.5m，设计钢板桩长21m，则钢板桩底标高为-17.5m。墩位处原始河床标高为+0.0m，围堰内最终基坑开挖标高为-8.5m。淤泥质粉质粘土力学性能参数表（最近提供地质资料）容重()粘聚力()内摩擦角()主动土压力系数被动土压力系数15.92.012.80.6371.569说明：表中所指容重为土的天然容重。其中：主动土压力系数，：被动土压力系数，根据地勘资料，河床面以下30m范围均为饱和状不透水淤泥质粉质粘土，钢板桩采用水土合算进行，将土面以上水深作为均布的超载作用考虑，将均布荷载换算成位于土面以上假想的当量土层：围堰外2.5m高水当量的土层厚度围堰内4.5m高水当量的土层厚度钢板桩入土深度计算图式y：钢板桩上压力强度等于零的点离挖土面的距离。t0：钢板桩的最小入土深度。t：钢板桩的入土深度。钢板桩上压力强度为零点处作用于钢板桩上的主动压力和被动压力的计算如下：求得以压力零点作为一个支点，按照简支梁计算该点反力。计算图式支点反力图由上图可知，根据和墙前被动土压力对钢板桩底端力矩相等的原理，计算如下：求得要求钢板桩的入土深度在基坑开挖面以下处，即要求钢板桩底标高为-8.5-6.38=-14.88，钢板桩的顶标高为+3.5，由此求得钢板桩的总长度为3.5+14.88=18.38，项目上报方案中钢板桩长度取21m可以满足要求。5.2抗倾覆验算根据上面计算可知，钢板桩理论入土深度为，按多锚点情况验算钢板桩入土深度能否满足抗倾覆要求。多支点支护钢板桩插入深度计算简图即上面计算的钢板桩入土深度能满足抗倾覆要求。5.3基坑底抗管涌验算根据地勘资料，河床面以下30m范围均为饱和状不透水淤泥质粉质粘土，故不需要进行基坑抗管涌验算。5.4基坑底部的隆起验算设能满足基底抗隆起要求的钢板桩最小入土深度为x，抗隆起安全系数取为，则x计算如下，计算得则要求钢板桩最小长度为，即项目采用21m长钢板桩能满足基底抗隆起要求。6钢板桩及支撑系统计算6.1承台钢板桩围堰施工流程根据项目提供的钢板桩围堰设计计算书和承台施工方案等相关资料，确定采用先下钢板桩再设围囹的施工顺序进行钢板桩施工。先按照设计位置插打钢板桩，然后围堰内抽水至标高为-0.5m，堰内开挖基坑至标高为-0.5m左右，安装第一层围囹和内支撑；继续抽水和开挖基坑至标高为-4.0m时，安装第二层围囹和内支撑；保持堰内水头不变，继续开挖基坑至标高为-8.5m，然后抛填50cm厚片石，水下浇筑1.0m厚封底砼；待封底砼强度达到90%后，堰内抽水至标高为-