桥梁承台基坑拉森钢板桩支护计算书

桥梁承台基坑拉森钢板桩支护计算书1Pm5#、Pm6#主墩承台支护设计概述围堰主墩5#、6#采取钢板桩围堰作为承台开挖支护形式。5#、6#主墩承台尺寸为7.0x11.8x2.5m，承台顶面标高-0.9m，承台底面标高为-3.4m。承台底部设50cm厚封底混凝土，封底混凝土底面标高为-3.9。乐平涌主墩位置靠近岸边，因此采用填土筑岛形成主墩的施工作业场地，在进行承台施工时，将原筑岛顶面在承台施工区域挖低至+3.0m，钢板桩顶面标高即设为+3.0m。钢板桩采用FSP-IV型，长度12m，桩顶标高设为+3.0m，桩底标高为-9.0m°5#、6#主墩基坑围堰内均设置1道内支撑，设置标高为+0.0m。最高水位取+2.5m。2计算依据2.1《公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011》；2.2《公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86》；2.3《建筑基坑支护技术规程JGJ120-99》；2.4《钢结构设计规范GB50017-2003》。3主要构件计算参数截面积A=HL4cm‘；每米重量87r45k^''m；I截面特性：1,=33759cm。Wx=1500.4ans；£=8町剧也七8二13.3mmn上述型钢材料均采用Q23L弹性模量4206x103购，其强度设计值为:抗拉、抗压和抗弯f=215Ng。抗剪7；=125困7胸妒3.2钢板桩采用FSP-IV型钢板桩，其截面模量W=2270cm3/m。允许应力取170MPa。4主要荷载取值4.1土压力按地质报告提供的各土层土力参数计算。4.2荷载分项系数结构自重及土压力荷载分项系数均取1.2。5、Pm5、Pm6#主墩承台基坑钢板桩围堰计算5.1、钢板桩计算5.1.1计算工况及计算方法钢板桩计算共分为3个工况:工况1：将基坑筑岛面开挖至桩顶以下3m（+0.0m），按悬臂状态计算钢板桩受力；此工况采用静力平衡法进行钢板桩围堰受力计算。工况2：安装第一道支撑，承台基坑开挖至桩顶以下6.9m，按单支点计算钢板桩受力；此工况采用等值梁法进行钢板桩围堰受力计算。工况3：浇筑封底混凝土，进行承台施工，待承台施工完毕后，回填基坑至承台顶面，拆除内支撑系统，按照悬臂状态计算钢板桩受力。此工况采用静力平衡法进行钢板桩围堰受力计算。5.1.2计算参数及土压力分布5.1.2.1筑岛土采用黏土，内摩擦带口二10、粘聚力c=13r3kPaj=虹（疗-；）=0.704;^?=『（任+：）=1』九墙前被动土压力增大系数K二12土压力按照水土合算进行计算。5.1.2.2钢板桩顶标高+3.5m；计算水位取+2.5m。5.1.2.3该处河床面标高为-1.0m，河床以下为中砂，内摩擦角.邕=^\45n--|）=0.271;今二廷气4岁+§=3.5*土压力按水土分算进行计算。5.1.2.4水土侧压力强度计算如下：（1）工况1:围堰外侧水土压力（主动）：?+3j0=-23\2kPa\?+]]]=OkPc?,财口二弩住*顽二14E5疫W气m+=4^13^0.704-23；2.=27.5^;3.=(13^0.5+3:5^8.)^0.271+3.5^10=4.如;七39=(1&木01.5+84招.尸6”1+&4木10=迎国.围堰内侧土压力(被动)：财口=2*1丞8*"1.42*12=36^Pa;=18^1.42*1-.2+36=§&7妲切;顼_=8章3,69吃+1。*1=69料，（2）工况2：围堰外侧水土压力（主动）：?+30=-23.2kPa,G_|_]]T=YP；=3^18*0.704-2*13.5*^-704=14.85^'气卬+=4^13^0.704-23:2=27.5^;<1D_=+买5布费*。.而H+3.5^10=Ag二;久邪=（1g木Q.5+84招.）.的:；”1+&4木10=&0围堰内侧土压力（被动土压力）：e_mo=Uall-lz??_90=3：+：5.1+：3.69：+：-2+5.1-*10-=352^?（3）工况3：围堰外侧水土压力（主动）：%引=-混:派P伐;昌十奇=OfcPa;F=3^13^0.704-2勺3.8求=14.85^；<1D+=4^13^0.704-2X2=27.5^,5.1.3工况1钢板桩计算（静力平衡法）1（0悬臂式支护结构嵌固深度设苛直为应满足下式：为£%一U/也£E」0（规范4_1.1-1式）将相关数据代入上式得：36*1*8.5+（66.7-36）*0.5*1*（8+1/3）+69*8*4+（621.3-69）*0.5*8*8/3-1.2*1.0*[27.5*0.5*2.17*（2.17/3+8）+45*8*4+（142-45）*0.5*8*8/3]=8533-1.2*2513=5517〉0,满足上式，说明钢板桩的嵌固深度满足规范要求。（2）求钢板桩剪力为零的位置设剪力零点在+0.00下x，则有：36*x+0.5*30.7*x=14.85*0.5*1.17+14.85*x+12.65*0.5*x得x=0.287m。（3）计算最大弯矩Mmax=0.5*18.48*1.457*1.457/3-36*0.287*0.5*0.287-8.81*0.287*0.287/3=4.81kN.m。（4）钢板桩强度验算I二*阚=4.81x1000/（0.7x2037）=3.37MPa<[f]=170MPa上式中夕为铜板桩截面模量折减系数，取0.?;钢板桩截面模量7=2037cm3满足要求。5.1.4工况2钢板桩计算（等值梁法）5.1.4.1反弯点位置计算将作用于钢板桩上土压力强度等于零的点作为反弯点位置，计算其离基坑开挖面的距离y。分工况进行计算。so.In4Imd&x(3.6Qxl-0271)5-L4.2最大穹矩和支点反力工和耳的计算耽拒宛m按筒支梁进行计算，分工况进行，各工况计尊筒图如下:(3)8000顷(3)8000顷川汩林=207,okN*mtT=13洗*；月f做D取钢板桩所受最大穹矩迸行强度检算」=^£^=207,夜1000/《0,7艘270）二130.6册应［曰二170MP&上式中月为钢板桩截面模量折减系数’取0.J钢板桩截面模量W=2270cm\5.1.4.3钢板桩最小入土深度工况2最不利，因此仅对工况2进行铜板桩桩最小入土深度进行检算玲=.+*丈根据巳和墙前被动土压力对板桩底端的力矩相等的原理求得，即兰"=y(KK厂5将丹=136kN代入上式，得:x=3.1m则珏=J+x=L,4+3.7^5-lnu主墩钢板桩围堰入土深度为5.1m，基本满足计算要求。5.1.5工况3钢板桩计算(静力平衡法)(1)计算最大弯矩Mmax=O.5*27.册217*2.17/3=21.58k§.m0)钢板桩强度验算^=^=21.58x1000/(0.7x2037)=13.5MPa<：f]=170MPa上式中$为钢板桩截面模量折减系数，取0.7;钢板桩截面模量ff=2037cm\满足要求=5.2、围堰内支撑计算5.2.1围堰第一层内支撑计算钢板桩围堰腰梁及内支撑杆均采用2I45b，其最大受力为131kN/m，乘以1.2的荷载系数后为：157kN/m。

5.2.1.1受力简图其计算简图如下:5.2.1.2荷载分析根据前述计算，钢板桩腰梁最大受力为131kN/m。乘以1.2的荷载系数后为p=1.2*131=157.2kN/m。5.2.1.3内力计算弯矩图：-21.CO(1。〉(25)上i-T~rTTrT^L_■：｝.__案芝】N；藐搭.展二部"kq或遂鼠▲—，4J.=」T7_-_5*3.J-r206.55(32)-1S.22«(14)21.0Q-21.-r-：-剪力图:104%与g⑴国1心T-30E.72-ifc.05(25)Cio)^hj2-24T^p\Pi?〉u>y⑵-归no轴力图:5.2.1.4腰梁计算腰梁所受最大弯矩值Minax=266.6fcV•w；最大驹力值gmax=308.7kX；轴力Xmax=703.4kN（压力"娘梁为2145bT字钢，2*I45b计算参数如下：截面积A=2*lll,4cnr；每米重量2*87,45kg/m；截面特性：L=2*33759cm4：W=2*1500.4an3；Sx=2*887.1cm3,d-2*13.5mm0强度计算，v—=3L6AZPa</=215A/P［渭足°AW云=98&HP"</=2\SXIPa.满足，VA/^-4-^-=31.64-98-8=120.4A/PCT</=215Ag满足°S=华=30.8MPa</.=125?ii足，*Jb二3「?=131.7MPq<f=215MPa,^足=总稳定性计算，取最不利杆件进行计算：则M=139《V・m：N=482kNo计算公式：式中M为构件中部"3长度范围为最大计算穹矩，M二136kN・mA为轴心受压杆件的纵向弯有系数，构件力=如=271/17.41=16查表得4=0.9。的为构件只在一个主平面受弯时的纵向弯曲系薮，根据&查表求得。查表得念=0.9因为土=21.57A/P^<0.15”=29MPa,取〃=1.0只m综合以上:四+0一.竺21一6+业'”砖？孔网电1B0.9=68.<4/=。.注913=193.对汗％满足均在允许应力范围内，安全。5.2.1.5斜撑计算斜撑杆均采用245b，其截面积A=2*111.4cm2。1=17.4It;故;匚.=8.1短斜撑=2.5mf长斜撑琮=魏3瑚爨^=：250/8.11=31?^=75查表得：由1二。.免2；如二07%短斜撑所受最大轴力N1max=574kN，长斜撑N2max=312kN短斜撑：-^―=iiMPa<,./二五15归如，满足腐14长斜撑：=105炒据</=2\5MFar满足如凡满足要求。5.2.1.6中直撑计算中直撑杆采用2I45b，其截面积A=2*111.4cm2。=17.4=8,Ik尚中直撑杆上=&9浦，,^-S95,yS.ll=lias：:查表得；护0,493中支撑杆所受最大轴力Nmax=617.3kN—=56.2MPacJ二215也P&满足满足要求。5.3、抗渗流稳定性计算K_y__尸W+戒)_顷1.5+5.1)+1%。.5给yvh10^5-9基本满足抗渗流稳定性要求。5.4、基坑抗隆起稳定性计算K_的砰+现芯低_翌（*十为）+[式中：的=\8kN｛赫,。=5.咯=武皿*taii^矽+马=踣曷;■7=。,扁=6.9酬将上述代入公式可得:艮_.月耳十'峻_1整5.1羽3游,「腿-泌+£)+g—18*(89+5.1)+0-村基坑不会隆起。6、承台模板受力计算承台及系梁采用大块钢模板，模板标准尺寸为1.5X1.2m，面板厚4mm，模板背部设置纵、横向加劲肋，钢模板上的每条横肋均为一整块的钢板制作而成，纵向加劲肋与横肋T型焊缝连接，角焊缝按钢结构设计要求进行连接。加劲肋肋高6cm，厚6mm，纵、横向间距均为30cm。模板面上均匀设置对拉螺栓孔，孔间距为50*75cm。边肋每15cm等距均匀设置一个销钉螺栓孔，螺栓孔孔径为18*20mm，销钉螺栓孔上穿M16螺栓，将相邻钢模板连接紧密。模板背面采用10*10cm的木枋做纵向主梁，木枋间距为50cm。支撑在主梁上的横肋采用厚3.5mm巾48mm双钢管，排距75cm，对拉螺杆间距50*75cm，采用M16螺杆。单块模板大样及模板安装如后页附图所示：

zrTI。*10zrTI。*10cm木柘MIE皿曲杆6.1荷载计算Pmax为砼浇筑时的侧压力，T为拉杆承受的拉力。砼浇筑速度v按1.0m/h，初凝时间按5h计。（1）砼振捣对模板产生的荷载标准值P4=4kPa。（2）砼浇筑时的侧压力P5根据《公路桥涵施工技术规范》实施手册P74（人民交通出版社出版，田克平主编）进行计算：Pmax=0.22t0K1K2V1/2=0.22*24*5.0*1.2*1.15*1.01/2=36.43KN/m2Pmax=yXH=24*2.5=60KN/m2P5取两者较小值，故最大侧压力为36.43KN/m2有效压头高度为：h=Pmax/y=36.43/24=1.52m。（3）P4的荷载分项系数二1.4；P5的荷载分项系数二1.2（4）验算荷载组合：q1二4*1.4+36.43*1.2=49.32KN/m2（验算强度）q2=36.43*1.2=43.72KN/m2（验算刚度）6.2钢面板验算（1）强度验算：按双向板进行计算，最大弯矩Mmax=xqL2=0.0368*49.32*0.3*0.3"2=0.049kN•mx—双向板的板中心弯矩系数，《简明施工计算手册》按四边简支板的条件，查得：x=0.0368omax=Mmax/Wx=0.049*10"6/（300*4"2/6）=61.25Mpa<[o]=215Mpa（2）挠度计算：fmax二Kf*P*L"4/B0Kfmax—最大挠度系数，《简明施工计算手册》按四边简支板的条件，查得：Kfmax=0.00406。B0—板的钢度，B0=E*h"2/12/(1-v"2)=200*10"9*0.004"3/12/(1-0.3"2)二1172其中：h为钢板厚度，E为钢材的弹性模量，V为钢板的泊松系fmax=Kf*P*LW/B0=0.00406*43.72*0.3*0.3W/1172=0.37mmfmax<[f]=300/400=0.75mm（3）结论：经以上计算，钢模板的面板设置符合要求。6.3验算钢模板纵、横向加劲肋钢模板上的每条横肋均为一整块的钢板制作而成，纵向加劲肋与横肋T型焊缝连接，角焊缝按钢结构设计要求进行连接。纵、横向加劲肋肋高6cm，厚6mm，纵横向间距均为30cm，承受面板传递过来的荷载。（1）承受的最大弯矩：按简支梁计算，肋跨径0.3m横向最大弯矩Mmax=qL2/8=49.32**0.3*0.3"2/8=0.17kN・mmax二Mmax/Wx=0.17*10"6/(6*60"2/6)=47.22Mpa<[o]=215Mpa（2）变形验算：按简支梁计算，肋跨径0.3m挠度：f=5qL4/384EI=5*43.72*300*300^4/(384*2*10^5*6*60^3/12)=0.064mmf<[f]=300/400=0.75mmE为材料的弹性模量，取值：2*10"5N/mm2,I为材料的截面惯矩：I=bh"3/12（3）验算加劲肋的构造要求：肋高：h=60NL/30+40=50mm肋厚：ts=6Nh/15=4mm（4）结论：经以上计算，钢模板的纵、横向加劲肋设置符合要求。6.4模板竖向主梁强度与挠度计算模板妥向主冤为木将.木捞间距3临支承在主梁的横胁间鹿LH5负.验算时按三等跨计尊毂大变矩、技度、同时考虑钢模板纵向加劲肋的作用'酸侧压力按均南荷毂皿考虑：■100统。0颂距序.本洛截面百汛4=LOOCD冲履，栽百惯性矩£=83333e*@3S枷fV*截而最小抵抗矩IV=16&67m?=L&虹0誓，抗弩强度设计值[同=13JfPa,裨性模莹取为Ei^+io-^pa.（1）最大考矩：也探次5LL%10=0.0辟49.3?*0代和•无Wt.ILkX,也一购布荷莪F的三萼躇梁的跨中最大弯逝系数，查表得，淬，疔°馅〔2）抗葺强度睑算匕方木W=l.67*103m：。=^4=1.11/1.67*10x-4=o.35（：.lpa>（3）挠度髓算：f=kj）*qL''10OEI=0.677*43.72W.5*0.75410Q由*uf9饨.33¥L『）=0.629mn查表得tK^O.677^<[f]=750/400=I.狷皿（41始论：10*10cm木枯液竖向主梁.间aOctn,其境莒及挠度变形符台要求.6.5支承在竖向主梁上的横肋验算横山采用厚3-3而11的巽皿双排钢管-排E3为拉杆「①覆5。5「硅便：压力按集中荷载我虑’由牯灼一5钢管截面面^A=489mm2,截而惯性矩1=12,19cm4-截面最小抵抗是*=5.08cmL抗弯强度没i十值[o]=NOSMPe谨性模皇弱为E=?*】说而3°（1）最大弯逝：瞄厦二耻云“0_1