深基坑钢板桩计算书.doc

新建京张高铁7标深基坑钢板桩计算书一、工程概况新建铁路北京至张家口铁路工程JZSG-7标段，其中桥梁有特大、大中桥5座，全长1.76km（含全部桥面系，不含预制简支箱梁的预制架设及支座工程），公路框架中桥1座，框架小桥3座，涵洞6座。1、下花园北大桥，中心里程DK139+045.33，桥跨布置：9-31.5m简支梁、（32.6+432.7m+32.6m）连续梁，桥全长505.06m。本桥承台16个，其中张家口台承台基坑开挖深度超过5m，地层主要为新黄土；按设计要求1#、2#墩基础位于冲沟边上，承台基坑开挖时根据需要采用钢板桩防护。桥名编号地面实测高程（m）承台底高程（m）高差（m）备注下花园北大桥1#599.719 595.801 3.917 下花园北大桥2#601.724 596.768 4.956 下花园北大桥张台607.164 601.500 5.664 2、戴家营大桥，中心里程：DK139+930.010，桥跨布置：11-31.5m简支梁，桥全长374.20m。本桥承台11个，扩大基础1个。本桥除4#、5#、张家口台外，其余承台基坑开挖深度均超过5m，地层主要为新黄土。桥名编号地面实测高程（m）承台底高程（m）高差（m）备注戴家营大桥京台610.234 605.0465.188 1#603.259 597.4365.823 2#598.585 593.4985.087 3#587.792 582.1145.678 扩大基础4#584.789 580.2844.505 5#587.792 585.0062.786 6#594.172 588.2835.889 7#597.824 592.1125.712 8#605.518 600.4965.022 9#606.378 600.9325.446 10#608.303 602.4235.880 张台608.291 605.2083.083 3、戴家营北大桥，中心里程：DK140+616.830，桥跨布置：1-31.5m简支梁+2-23.5m简支梁+2-31.5m简支梁，桥全长162.06m。本桥承台6个，除4#承台外，其余承台基坑开挖深度均超过5m，地层主要为新黄土。桥名编号地面实测高程（m）承台底高程（m）高差（m）备注戴家营北大桥京台623.931 618.1315.800 1#621.755 616.0135.742 2#622.068 616.6285.440 3#615.344 609.4425.601 4#沟底600.620 607.2560.563 张台625.106 619.1665.940 4、戴家营北特大桥，中心里程：DK141+846.15，桥跨布置：16-31.5m简支梁，桥全长537.70m。本桥承台17个，其中1#、2#、3#、8#、9#、10#、14#、15#承台基坑开挖深度均超过5m，地层主要为新黄土；按设计要求11#、12#墩基础位于道路处，承台基坑开挖时采用钢板桩防护。桥名编号地面实测高程（m）承台底高程（m）高差（m）备注戴家营北特大桥京台638.276 634.8963.380 1#628.917 623.4025.515 2#619.566 6145.566 3#623.253 617.5985.655 4#622.271 617.6964.575 5#620.240 616.7943.446 6#624.978 620.8924.086 7#627.751 622.994.761 8#632.733 627.0885.645 9#640.826 635.1875.639 10#639.081 633.2855.796 11#632.269 627.3834.886 12#630.597 626.4814.116 13#630.839 626.5794.260 14#631.321 625.6775.644 15#634.839 629.7755.064 张台639.955 635.5094.446 5、董家庄大桥，中心里程DK144+005.80，桥跨布置：5-31.5m简支梁，桥全长178m。本桥承台6个，其中1#、2#、3#、张台承台基坑开挖深度均超过5m，地层主要为新黄土；按设计要求1#、2#墩位于沥青路处，承台基坑开挖时采用钢板桩防护。桥名编号地面实测高程（m）承台底高程（m）高差（m）备注董家庄大桥京台647.4734642.9144.559 1#639.56633.426.14 2#637.761632.5185.243 3#639.421634.1165.305 4#641.312637.2154.097 张台655.342644.4485.894 二、地质特点线路地质主要为新黄土、粉质粘土、粉砂、细角砾土、卵石土、粗角砾土、弱风化砂岩、杂填土、新黄土、粉质粘土、粉砂，下伏基岩主要为凝灰岩、弱风化砂岩、全强风化凝灰岩。特殊岩土为湿陷性黄土，主要分布于宣化盆地二级以上阶地或山前倾斜平原区、部分丘陵区及坡麓地带，为非自重湿陷性黄土，湿陷等级一般为级，局部可达级。局部地区分布的侏罗系泥质粉砂岩、泥岩、凝灰岩中部分夹层具有中等膨胀性。三、钢板桩计算根据当地地质条件查知基坑内外均为粉质粘土，天然容重加权平均值=18KN/m，内摩擦角加权平均值为=20，粘聚力加权平均值C=10Kpa，取最大开挖高度6.14m验算，基坑开挖对钢板桩稳定性要求最高的断面如下图。图一 钢板桩断面图图二 钢板桩稳定性验算布置示意图四、作用于板桩上的土压力强度及压力分布因钢板桩表面竖直、平滑，墙后填土面水平，符合朗肯土压力条件，故：Ka=tan2（45-/2）= tan2（45-20/2）=0.490式中：Ka主动土压力系数土体内摩擦角表面土压力强度为：a=q Ka-2cKa =-2*18*0.49=-25.20Kpa式中：a表面土压力强度q土体表层均布荷载，因土体表层无均布荷载，故q=0Ka主动土压力系数C土体粘聚力基坑开挖前必须进行降水作业，土方施工在干燥基底进行，故b=h Ka-2cKa =18*6.14*0.49-2*18*0.49=28.95Kpa式中：b底层土压力强度r天然容重Ka主动土压力系数C土体粘聚力h开挖高度压力分布图见下图五、计算反弯点位置假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，假定其位于开挖点以下y处，则有Ka=tan2（45-/2）= tan2（45-20/2）=0.490Kx=tan2（45+/2）= tan2（45+20/2）=3.26r Kxy=r Ka（h+y）y=r Kah/（rKx-r Ka）=18*0.49*6.14/（18*3.26-18*0.49）=0.967m式中：y基坑底部至钢板桩上土压力零点位置r天然容重Ka主动土压力系数h开挖高度Kx放大后的被动土压力系数由以上结果知，钢板桩上受力零点位置至基坑表面距离为0.967m，钢结构受力简图如下六、桩体的最大弯矩由上图可知，最大土压力Q为Q=28.98*3.28/2-25.2*2.86/2=11.49KN/m最大弯矩处距钢板桩插入地基处为x，则x=（h-z）/3=3.28/3=1.093m由Mi=0可知，最大弯矩Mmax为Mmax=0.5*28.98*0.967*（1.093+0.967）+0.5*0.967*28.98*0.967*2/3=37.897（KN*m)故最大土压力Q为11.49KN/m，最大弯矩Mmax为37.897（KN*m)七、钢板桩的最小入土深度由等值梁法可求算钢板桩的最小入土深度，设桩反弯点以下z1为最小入土深度所在位置，故t1=z1+y。因桩端部所在地址仍为粉质粘土，故取1.01.2系数，t=（1.01.2）t1取MQ=O，则Qx=1/6【Kx r（z1+y）- Ka r（h+ z1+y）】z12可得z1=6Q/(Kx r- Ka r)= 6*11.49/(18*3.26-18*0.49)=1.171m则t=1.05*（1.171+0.967）=2.245m式中：Q最大土压力r天然容重Ka主动土压力系数Kx放大后的被动土压力系数z1最小入土深度所在反转点以下的高度t1计算所得的最小入土深度t实际最小入土深度八、钢板桩选型钢板桩采用U型钢板桩，选取型号为SP-拉森钢板桩作为本项目钢板桩，W=4670cm4，取折减系数为0.7，则max= Mmax/W=37.897*105/(0.7*4670)=16Mpa1.7根据设计规范要求，地板抗隆起安全系数为1.7，本项目经计算后为1.8，满足规范要求且满足钢板桩稳定性要求。由以上计算可知，本项目两侧钢板桩入土深度大于2.245m时，满足基坑稳定性要求，则最小桩长Lmin=6.14+2.245=8.385m，因计算时采用断面为标段钢板桩施工时最高断面，故全线采用L=10m钢板桩能够满足施工要求。十、注意事项为确