新建铁路跨河特大桥18墩钢板桩围堰设计计算书

1、新建铁路跨河特大桥 18#墩钢板桩围堰设计计算书集团股份有限公司铁路项目经理部二O 一年 月3编希9: 校 核：审 核：目录一、工程概述 5二、设计依据 51、设计规范 52、地质条件 53、水文 54、地面标高 6三、结构布置及材料特性 61、结构布置图 62、材料特性 63、嵌固点计算 6四、荷载分析 71、主动土压力及静水压力计算 72、被动土压力计算 7五、工况分析 8六、钢板桩结构验算 81、容许应力 82、边界条件 83、计算结果 8七、围囹结构验算 81、第六层围囹 92、第四、五层围囹 93、第三层围囹 104、第一、二层围囹 11八、各构件强度及稳定性验算 111、 第六层围

2、囹 800X10支撑稳定性验算 112、 第五层围囹 630X8支撑稳定性验算 123、 第三层围囹630X8支撑稳定性验算 134、 第二层围囹426X8支撑稳定性验算 13一、工程概述跨河特大桥是*高速铁路线上的桥梁，位于*省*市与*市交界的*灌溉区, 地势平坦、开阔。该处河段为通航河段，桥轴线与河流交角为65°。*河是位于长江左岸的一级支流，桥位河段属平原性河流。其水位受上游支流(* 河、*河)山区性河流影响，同时也受长江水位顶托的影响。*河洪水由暴雨形成，多发生在79月。洪峰历时4860h。受长江水位顶托的影响，水位也可能较长时期处 于高位。18#、19#墩是跨河特大桥连续梁

3、桥(48m+80m+48m)中跨主墩。由于工期及基础 施工进度的原因，这两个墩的基础将于高水位的情况下进行施工。由于缺乏流速、水位等资料，计算时考虑了1m的冲涮，围堰抽水的最高水位为+38.80m。二、设计依据1、设计规范1、港口工程荷载规范(JTJ 215 1998)2、港口工程桩基规范(JTJ 254 1998)3、建筑基坑支护技术规程(JGJ 120 2012)4、 公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86 )5、钢结构设计规范(GB50017-20032、地质条件泥面标高+34.50m：地层 代号岩土名称层厚(m)层底标高(m)内摩擦角密度3 (g/cm )粘聚力(kPa)

4、备注1-2淤泥质粉质 粘土4.5+30.006.72.7252-1粘土4.8+25.209.982.7520.332-2粉质粘土7.5+17.7011.92.7317.23、水文施工水位：+38.80m+34.50m4、地面标高地面标高：三、结构布置及材料特性1、结构布置图2、材料特性名称2A(cm2)3W(cm3)I(cm4)备注SKSP-IV242.5227038600每米值HN588192.54020118000HN700235.557602010003、嵌固点计算采用SKSP-IV型钢板桩桩的嵌固点计算公式：T =5（见桩基规范 附录C）, mbo土层为淤泥质粉质粘土，式中m取3000

5、kN/m4bo=1m l=38600cmE=2.06X 108 kN/m25 2.06 108 0.000386T =5= 1.93mV 3000S.0嵌固点深度：Zm 二 T=2.2 1.94.24m(值取2.2 )取 Zm = 4.5m四、荷载分析1、主动土压力及静水压力计算水位以下：Pa'H q)tan2(45-屮-2ctan(45-？)wHw考虑水位为+38.80m, 土层顶标高+34.50m, 土层参数取加权平均内摩擦角密度(g/cm3)粘聚力(kPa)备注9.852.7314.7Piu为该标高处上层土底部土压力与静水压力之和，Pid为该标高出下层土顶部土压力 与静水压力之和

6、地层代号岩土名 称底标咼(m)内摩擦 角重度3 (kN/m )粘聚力(kPa)Piu(kPa)Pid(kPa)备注+38.800+34.50436土层+18.609.8527.314.73602、被动土压力计算cp水位以下：pa'H q) tan2(45 ) 2ctan(45 )wHw2 2考虑围堰内水位为+25.10m，土层顶标高+25.10m, 土层参数取加权平均内摩擦角密度(g/cm3)粘聚力(kPa)备注9.852.7314.7Piu为该标高处上层土底部土压力与静水压力之和，Pid为该标高出下层土顶部土压 力与静水压力之和7地层代号岩土名 称底标咼(m)内摩擦 角重度3 (kN

7、/m )粘聚力(kPa)Piu(kPa)Pid(kPa)备注+25.1035土层+18.609.8527.314.7259五、工况分析工况一：抽水至+37.00m标高位置，第二层围囹未安装；工况二：抽水至+34.00m标高位置，第三层围囹未安装；工况三：吸泥至+31.50m标高位置，第四层围囹未安装；工况四：吸泥至+29.00m标高位置，第五层围囹未安装；工况五：吸泥至+27.00m标高位置，第六层围囹未安装；工况六：吸泥至+25.10m标高位置，所有围囹安装完成；六、钢板桩结构验算1、容许应力依照公路桥涵钢结构及木结构设计规范，临时工程Q235-B钢材的容许应力:弯应力、综合应力 二=145

8、 1.3=188MPa剪应力=85 1.3=110MPa2、边界条件钢板桩在嵌固点固接，围囹支撑处铰接。计算考虑 1m长度的钢板桩。3、计算结果工况支座反力(kN)最大位移(mm)钢板桩应力(MPa)136kN1152298kN4363184kN4484360kN91005563kN81186761kN9152七、围囹结构验算围囹编号从上至分别为16,共六层。1、第六层围囹由上节计算得，围囹的最大荷载为 761kN/m。计算模型如下:计算结果:构件类型工况六备注围囹综合应力(MPa)1672HN700剪应力(MPa)104支撑© 800x10轴应力(MPa)127弯应力(MPa)6轴

9、力(kN)31592、第四、五层围囹由上节计算得，围囹的最大荷载为 563kN/m。计算模型如下:计算结果:构件类型工况五备注围囹综合应力(MPa)1762HM588剪应力(MPa)100支撑© 630x8轴应力(MPa)150弯应力(MPa)3轴力(kN)23493、第三层围囹由上节计算得，围囹的最大荷载为184kN/m。计算模型如下:计算结果:构件类型工况三备注围囹综合应力(MPa)1712HN700剪应力(MPa)38支撑© 630x8轴应力(MPa)64弯应力(MPa)轴力(kN)1005114、第一、二层围囹由上节计算得，围囹的最大荷载为 98kN/m。计算模型如

10、下:计算结果:构件类型工况三备注围囹综合应力(MPa)1292HM588剪应力(MPa)26支撑© 426x8轴应力(MPa)52弯应力(MPa)轴力(kN)542八、各构件强度及稳定性验算1、第六层围囹© 800x10支撑稳定性验算最大轴应力127MPa,最大弯应力6MPa。最大轴力N=3159kN计算长度lo=卩l=4m40.279属于b类截面=15#查表得：© =0.983No=+©xARmxMxyWix(1-0.8N/N' ex)Y x截面塑性发展系数，取1.0N 'x欧拉临界力B mx等效弯矩系数，取1.0CT =xAmxMxx

11、Wix(1-0.8N Nex)1270.983= 137MPa <二=188MPa稳定性满足设计要求。2、第五层围囹© 630x8支撑稳定性验算最大轴应力150MPa,最大弯应力3MPa。最大轴力N=2349kN:A “22m计算长度lo=卩l=4m二 =190.22属于b类截面查表得：© =0.973N +©xABmxMx<fyW1x(1-0.8N/N' ex)Y x截面塑性发展系数，取1.0N 'x欧拉临界力B mx等效弯矩系数，取1.0:一 _ N'mxMx'_ xAxW1x(1-0.8N Nex)0.973= 1

12、58MPa < ； =188MPa 稳定性满足设计要求。173、第三层围囹© 630x8支撑稳定性验算最大轴应力64MPa,最大轴力N=1005kN计算长度lo=卩l=4m7.78“360.22属于b类截面查表得：© =0.914N +©xAftmxMx<fYW/1-0.8N/N' ex)Y x截面塑性发展系数，取1.0N 'x欧拉临界力B mx等效弯矩系数，取1.0.一 N .Mx xAxW!x(1-0.8N Nex)64°00.914= 71MPa 刁=188MPa稳定性满足设计要求。4、第二层围囹© 426x8

13、支撑稳定性验算最大轴应力52MPa,最大轴力N=542kNi = 0.147m计算长度lo=卩l=7.78m7.782530.147属于b类截面查表得：© =0.842N +©xABmx M x<fYW1x(1-0.8N/N' ex)丫 x截面塑性发展系数，取1.0N 'ex欧拉临界力B mx等效弯矩系数，取1.0xAPmxM xxW!x(1-0.8N Nex)520.842=62MPa v二=188MPa稳定性满足设计要求。补充说明：1、由于围堰水头较高，采用水下开挖、水下浇筑圭寸底混凝土工艺，圭寸底顶、底平 整度较难控制，封底混凝土厚度由 0.8m加厚至1.2m。2、围堰底部相应加深1m至17.6m高程。入土深度由7.5m变为8.5m。抗浮及流 砂安全度更大。3、施工时钢板桩总长拟选定为 22m入土深度增加，与上述计算书相比，结 构总体安全性加大，不再对内力重新验算。1.2钢板桩理论用量计算：钢板桩围堰周长计算：16.8 X 2+ 12.4 X 2=58.4m钢板桩根数计算：角桩采用0.2mX