顶进框架涵后背计算

顶进框架涵后背计算顶进框架涵后背计算 一 计算资料一 计算资料 通过对顶进涵的顶力计算 顶进时最大顶力为 1444t 每米的背墙顶 力为 103 14t 后背宽 B1 为 14m 该涵采用钢轨桩后背墙 钢轨桩长 6 0m 钢轨桩入土深为 2 0m 钢轨桩后背浆砌片石 墙高 3 8m 浆砌片 石后 2 0m 宽 14m 钢轨桩每米布置 5 根 在钢轨桩处设钢轨后背梁 断 面尺寸为 2 1m 0 6m 长 14m 线路采用 D24 梁进行加固 支墩分别采用 直径 0 8m 与 1 25m 深渡为 6 5m 的混凝土支墩 二 后背墙的检算二 后背墙的检算 2 1 根据朗金理论土压力计算墙后每延米的被动土压力为 Ep 2 45 2 1 22 tgH 式中 土容重 取 1 6 t m3 H 钢轨桩长 m 土的内摩擦角 因地质为混砂性粘土 取 40 因根据千斤顶作用点与后背被动土压力 Ep 重合的假定 而主动土压 力 Ea 远小于 Ep Ea 可忽略不计 则 P Ep 涵洞在顶进时需要的最大顶力为 1444 吨 而后背墙 B1 为 14 米 则 每延米的顶力为 P 1444 14 103 14t m 则钢轨桩总长 H 为 H Dh r D1r L 1 732H Ep Ea 45 2 1 1 45 2 后背钢轨桩入土深度计算简图后背钢轨桩入土深度计算简图 H 5 30m 2 45 2 2 tg P D 5 30 3 1 77m 3 H 而千斤顶底面直径为 50cm 则半径 r 25cm D1 D r 1 77 0 25 1 52m 为保证一定的安全度 实际施工时钢轨桩入土深为 1 2D1 则实际入土 深度为 1 2 1 52 1 82m 钢轨桩总长为 H 0 2D1 5 30 0 2 1 52 5 60m 计算的钢轨桩入土深度及钢轨桩总长符合设计要求的入土深度 2 0m 及钢轨桩长总 6 0m 的要求 2 2 确定后背土堆高 h h H D1 5 60 1 52 4 08m 2 3 钢轨桩截面设计 检算后背土堆的稳定 钢轨桩仅抵抗滑板面 以上后背土堆的主动土压力 M 3 hEa 式中 Ea 2 2 45 22 tgh 1 6 4 082 tg2 45 40 2 2 2 683t m M 2 683 4 08 3 3 38 t m h 45 2 Ea M D1 H 后背钢轨桩截面计算简图后背钢轨桩截面计算简图 根据材料力学公式 W n M W W 式中 钢材的允许应力 170mpa 因钢轨采用 P50 轨 W 287 2cm3 W 3 38 106 17000 210 77cm3 n 210 77 287 2 0 8 每米布置 5 根钢轨符合设计要求 2 4 后背土堆稳定的检算 后背土堆稳定的条件是钢轨桩埋深必须满足静力平衡条件 即作用于 结构上的全部水平方向作用力平衡条件 F 0 和结构绕根部自由端弯 矩总和 M 0 为零 2 4 1 由 F 0 则 Ep Ea 0 式中 Ep D1 2tg2 45 2 2 Ea H2tg2 45 2 2 U 滑板阻力 U 滑板摩阻系数 0 4 为每纵向米箱体重 每纵向米滑板重 24 25 14 0 2 2 5 31 25t U 0 4 31 25 12 5 t H D1 Ea Ep 后背土堆稳定计算简图后背土堆稳定计算简图 则 D1 2 45 22 45 5 0 2 22 tg UtgH 进行计算 D1 为不解 D1 1 52m 水平方向不会移动 2 5 后背总体设计图如下 后背总体设计图 三三 线路加固设计线路加固设计 桩底标高 71 119 轨顶标高 78 619 挖孔桩 涵顶标高 77 34 枕木排 型便梁 横梁 箱体底标高 72 19 2450 2287 850 850 说明 1 本图为后背图 各部分尺寸均以厘米计 2 后背采用钢轨桩布置 后背墙宽 14 米 每延米布 置 5 根 P50 钢轨桩 钢轨桩长 6 00 米 入土 2 00 米 3 滑板底因地质较软 夯填 60cm 厚的碎石土 再浇 筑 20cm 厚的 C20 钢筋混凝土 滑板顶面加设一层厚 3mm 的石腊及 1mm 厚的滑石粉 做好滑板两侧的排水 浆砌 水沟挖深 50cm 以便滑板不受浸泡 砂性粘土 浆 砌 片 石 既 有 线 路 夯填碎石土厚 60 20 抗滑条 钢轨 后背梁 浆砌 片石 粘性土 3 挡板钢板 钢筋混凝土厚 20 3 1 该段线路加固采用 D24 型施工便梁 两端支撑墩采用挖孔桩 两侧挖孔桩直径为 80cm 中间挖孔桩直径为 125cm 挖孔桩深为 6 5m 3 2 线路加固断面图 线路加固断面图 3 3 D 形便梁已经过铁道部鉴定 不必检算 3 4 检算挖孔桩的桩身长度及桩径 3 4 1 双孔重载布置 跨度为 24 12m 220KN 中 活载 图 MB 0 则有 RA 4 8 P 4 8 P 3 3 P 1 8 P 0 3 1 2 q 4 82 0 RA 515 5KN 由竖向 F 0 得 RB 220 3 75 16 62 92 2 RA 661 52KN 所以 RA 支座反力大 该处为最不利荷载 D 型便梁重计算 梁体总重为 46 902 吨 跨度 24 12m 线上钢轨及枕木重为 25 2 0 06 44 0 254 14T 梁体共重 46 902 吨 加上线路轨道重 114 吨 则共计 609KN 1200 则每墩承重为 N 515 2 609 2 819 71KN 3 4 2 桩长计算 根据该涵的地质钻探资料 从轨面下 0 6 25 米为人工填筑土及粉质黏土 承载力为 150kpa 6 25 米以下为灰岩 砂岩 承载力为 350kpa 将桩底置于灰岩层 取桩长 6 5 米 由于在顶进施工时土体开挖 会使桩部分暴露 在计算桩承载力时 摩擦力部分按 4m 长计算 按土的 阻力确定单桩轴向容许承载力 共容许承载力为 N S fi Li 2 mo A S1 3 14 0 8 2 512m S2 3 14 1 25 3 925m A1 12 4 0 502m2 A2 22 4 1 227m2 Mo 1 350kpa 桩身自重 G1 A1 H 25 0 502 6 5 25 81 6KN G2 A2 H 25 1 227 6 5 25 199 4KN N 80 S1 fi Li 2 mo A1 2 512 150 3 75 350 0 25 2 1 0 502 350 992 1KN 80cm 的挖孔桩 总重 N G1 444 8 81 6 526 4KN N 80 992 1KN N 125 S2 fi Li 2 mo A2 箱体预制 轨道 主纵梁 横梁 桩位布置图图桩位布置图图 24 12m 3