号墩钢板桩围堰结构计算书

厦深高铁第5合同段二工区榕江特大桥69号墩钢板桩围堰结构计算书号墩钢板桩围堰堰结构计算算书一、工程概况1、地形、地质质质和水文榕江特大桥6999号墩，位位于于榕江靠靠近小小里程侧侧河滩滩上，承承台边边距离河河堤坡坡脚约2m。69号墩位置的的原原河床标高高高为+1.33m，桩基采采用用筑岛施施工，筑筑岛地面面标高高为+2.66m。榕江特大桥2000年一遇洪洪水水位为+2.66334m，69号墩承台台施施工时按+2.66m水位进行行结结构计算算和分分析。墩位处淤泥层厚厚厚达20m，根据地地质质报告，淤淤泥泥质土快快剪试试验粘聚聚力标标准值C=5..777kppa，内摩擦擦角角标准值φ=4.1144o，天然重重度γ=15KKNN/m3。2、钢板桩围堰堰堰结构69号墩钢板桩桩围围堰内平面面面尺寸为21.66xx16m，围堰顶顶标标高为+3.00m，钢板桩桩底底口标高高为-15..00m，桩长18m，钢板桩桩选选用拉森Ⅳ型止水钢钢板板桩。基坑开挖底标高高高-5.1166m，基坑开开挖挖最大深深度7.766m，设置两两道道框架式式内支支撑，第第一道道内支撑撑设置置标高为+1.99m，第二道道内内支撑设设置标标高为-1.44m，内支撑撑主主要由工工字钢钢梁和钢钢管撑撑杆组成成。封封底砼厚厚度80cm，封底碎碎石石垫层厚厚度20cm，3、钢板桩围堰堰堰施工方法法钢板桩围堰打设设设完成后后，采采取边清清淤、边边抽水、边边安安装内支支撑的的施工方方法，即即在清淤淤到内内支撑位位置时时，停止止清淤淤，将水水抽干干后，安安装该该道内支支撑，然然后重新新向围围堰内灌灌水，继继续向下下清淤淤，逐次次完成成所有内内支撑撑的安装装，并并清淤到到设计计基坑底底标高高。清淤到设计标高高高后，采采取抽抽水后干干浇法法施工封封底砼砼，若坑坑底渗渗大，则则改为为水下封封底施施工。承承台分分次浇筑筑，完完成第一一次承承台浇筑筑后，在在承台砼砼与钢钢板桩围围堰间间灌砂，然然后后拆除第第二道道内支撑撑，再再进行第第二、三三次承台台砼的的浇筑，继继续续在承台台与钢钢板桩围围堰间间灌砂，拆拆除除第一道道内支支撑，施施工墩墩身至围围堰顶顶口以上上后，拔拔出钢板板桩。取受力更大的干干干浇封底底砼的的施工方方法进进行围堰堰结构构验算。69号墩钢板桩桩围围堰施工方方方案图二、计算依据1．《榕江特大大大桥第67~669号墩立面面布布置图》（2009年3月）2．《榕江特大大大桥工程地地质质勘察报报告》（铁道第第四四勘察设设计院院20007年11月）3．《榕江特大大大桥69号墩承台台施施工方案案》4．《铁路桥涵涵涵设计基本本规规范》（TB11000022.11—2005）5．《铁路桥涵涵涵地基和基基础础设计规规范》（TB11000022.55—2005）6．《桥涵》（公公公路施工工手册册）7．《铁路桥涵涵涵施工规范范》（TB11002033—2002）8．《钢结构设设设计规范》（GB55000177-22003）9.《建筑基坑坑支支护技术规规规程》（JGJ11220-999）10.《建筑施施施工计算算手册册》三、计算参数取取取值1、钢材弹性模模模量E=2..11x1005Mpa，泊松比比取0.3。2、Q235钢钢抗抗拉、抗压压压和抗弯弯强度度设计值[f]==2215MMpaa，抗剪强强度度设计值[fv]]==1255Mppa。3、淤泥质土天天天然容重γ=15KKNN/m3，粘聚力力标标准值C=5..777kppa，内摩擦擦角角标准值φ=4.1144o。4、钢筋砼容重重重取26KKNN/m3，素砼容容重重取24KKNN/m3。5、主要计算构构构件的截面面特特性表1主要计计计算构件截截面面特性表表构件截面积A(cmmm2)惯性矩Ix(((cm4)截面模量Wx(((cm3)回转半径i(cccm)钢板桩（1米宽宽宽）238.8347312037φ400x5钢钢钢管62.812096.888604.814φ600x8钢钢钢管150.761630520543.555213I36b250.9497222762.42I25a9710034802.812.5，9I25a48.515017401.410.2，2...4四、计算工况工况一：基坑内内内清淤至+1.33m标高位置置，基基坑深度1.5m，准备安安装装第一道道内支支撑，钢钢板桩桩为悬臂臂状态态，取下下端固固结状态态进行行计算。工况二：基坑清清清淤至-2.22m标高位置置，基基坑深度4.8m，准备安安装装第二道道内支支撑，钢钢板桩桩按弹性性地基基梁计算算。工况三：第二道道道支撑安安装完完后，基基坑清清淤至设设计坑坑底-5.1166m标高位置置，基基坑深度7.766m，钢板桩桩按按弹性地地基梁梁计算。工况四：封底砼砼砼浇筑完完成，基基坑深度6.766m，封底砼砼看看做一道道内支支撑，钢钢板桩桩按带悬悬臂的的两跨连连续梁梁计算。工况五：浇筑完完完成第1次承台砼砼，承承台与钢钢板桩桩之间填填砂，拆拆除第二二道内内支撑，钢钢板板桩按带带悬臂臂的简支支梁计计算。五、计算内容1、钢板桩打入入入深度计算算。2、钢板桩围堰堰堰抗管涌计计算算。3、钢板桩围堰堰堰基坑底抗抗隆隆起计算算。4、封底砼厚度度度计算。5、钢板桩结构构构受力计算算。6、内支撑结构构构受力计算算。六、结构计算1、钢板桩打入入入深度计算算按工况三计算钢钢钢板桩打打入深深度，即即钢板板桩清淤淤到设设计坑底底标高高-5.1166m，基坑内内抽抽水，基基坑深深度7.766m，钢板桩桩入入土深度9.844m。用盾恩恩法法近似计计算钢钢板桩入入土深深度。按土压力相等原原原理计算算淤泥泥质土综综合内内摩擦角角：φD=π/2--2arrcttan[[taan(445°°-φ/2)--22C/γH=100..5°H：计算基坑深深深度，7.766mmC：粘聚力，555.77φ：快剪内摩擦擦擦角，4.144°°主动土压力系数数数计算：Ka=ttaan2((45°°-φD/2))==0.669被动动土压力系系系数计算算：Kp=ttaan2((45°°+φD/2))==1.445由下图，MR的的的斜率：Kn=γ（Kp-KKa）=15×（1.455--0.669）=11..44主动土压力e111=MQQ=KKa.γ.H=00..69××155×7..766=800.33KN//m22DB板桩上的荷荷载载GDBM一半传至D点，另一一半半传至被被动土土压力MRB，则：γ.（Kp-KKa）.x2-Ka.γ.H.xx--Ka.γ.H.LL5=015×0.7666x2-0.6699×155×77.766xx-00.669×115××7.776××3.776==011.4x222-80..33x-3302==0解得x=9..776m＜9.844故，钢板桩打入入入基坑底底以下下深度不不小于于7.766m，则板桩桩总总长度：：L=7.76+++9.776==17..522，实际取18m。2、钢板桩围堰堰堰抗管涌计计算算钢板桩围堰不发发发生管涌涌的条条件是：：满足足最大渗渗流力力不大于于土体体浮容重重，即即：K.j.γw≤≤≤γbK:抗管涌安全全系系数，取1.5j：最大渗流力力力，j=h//((h+2tt))γw：地下水重重度度，取10KNN//m3γb：土的浮容容重重，γb=γ-γw=5KNN//m3h：基坑深度，77.76t：钢板桩入土土土深度，9.844K.j.γw===1.55×77.766/((7.766++2×99.884)××100=4..2＜γb=5，不会发发生生管涌。3、基坑底抗隆隆隆起计算当围堰内先抽水水水，再干干浇封封底砼时时，需需要进行行基坑坑底抗隆隆起计计算。取取最不不利的工工况三三进行计计算。抗隆起安全系数数数:K=(2γ.HHH.Kaa.ttanφD+2π.C)÷÷(γ.H))++(2γ.H2.Ka..tanφD+4HH..C)÷÷(γ.H.hh)=(22×155×117.66×00.699×ttan110..5°++2π×5.7777)÷((155×177.66)+((2××15××177.62×0.6699×taan110.55°++4×117..6×55.777)÷÷(115×117..6×77.776))=11.19＞1.1故，基坑不会隆隆隆起。4、封底砼厚度度度计算4.1按垂直直直渗流力力不超超过封底底砼自自重计算算封底底厚度即：Ks.j..γγw.g≤γc.g.xx1.05×7...76//(77.766+22×9..844)×110==3.00则封底最小厚度度度：X=3.00/γc=3.00÷÷24==0..1255m4.2按封底底底砼承受受第一一次承台台砼重重量计算算封底底厚度承台第一次2mmm厚钢筋砼砼的的重量由由封底底砼与桩桩基间间的摩阻阻力承承担，封封底砼砼自重不不计，根根据相关关试验验数据及及经验验，封底底砼与与桩基间间的摩摩阻力可可取300KKPPa。第一次承台钢筋筋筋砼重量:G=2266×200×114.44×22=1449776KNN封底砼与桩基间间间的摩阻阻力：：F=122×（3.144××2×00.88×3000）=1800886KN＞G故，封底砼厚度度度取0.8m满足要求求。5、钢板桩结构构构计算5.1内力计计计算工况一：钢板桩悬臂长度度度L=1..55m，按一端端固固结计算算。最大弯矩M1===γ.Ka..LL3=15××00.699×11.53=5.8822KN..m剪力N1=111..64KNNN工况二：按弹性地基梁计计计算，基基坑以以下的钢钢板桩桩上的弹弹性支支座取1m/个，计算算宽宽度b取1m，淤泥质质土土的地基基比例例系数m取20000KKN/mm4。地基系数C=mmm.b弹簧系数Ki===hi..b..(C上+C下)/2计算简图及结果果果如下：：计算简图弯矩图（KN...m）剪力图（KN）变形图（m）本工况下钢板桩桩桩最大弯弯矩M2=11002KNN.mm，最大剪剪力N2=6600.8KKN，第一道道内内支撑位位置的的支点反反力R1=6688.8KKN，最大挠挠度f2=66mmm（基坑底底附附近）。工况三：按弹性地基梁计计计算，基基坑以以下的钢钢板桩桩上的弹弹性支支座取1m/个，计算算宽宽度b取1m，淤泥质质土土的地基基比例例系数m取20000KKN/mm4。地基系数C=mmm.b弹簧系数Ki===hi..b..(C上+C下)/2计算简图及结果果果如下：：计算简图弯矩图（KN...m）剪力图（KN）变形图（m）本工况下钢板桩桩桩最大弯弯矩M3=11442.44KNN.m，最大剪剪力N3=11663.66KNN，第一道道内内支撑位位置的的支点反反力R1=1155KN，第二道道内内支撑位位置的的支点反反力R2=22556.11KNN，最大挠挠度f3=66mmm（基坑底底附附近）。工况四：浇筑完封底砼后后后，将封封底砼砼视作第第三道道内支撑撑，取取封底砼砼中点点以上部部分按按两跨连连续梁梁计算。计算简图及结果果果如下：：计算简图弯矩图（KN...m）剪力图（KN）变形图（m）本工况下钢板桩桩桩最大弯弯矩M4=4488.855KNN.m，最大剪剪力N4=5511.6KKN，第一道道内内支撑位位置的的支点反反力R1=1177.8KKN，第二道道内内支撑位位置的的支点反反力R2=11663.44KNN，封底砼砼位位置的支支点反反力R3=8822.588KNN，最大挠挠度f4=00..6mm。工况五：浇筑完第一次承承承台砼后后，在在承台与与钢板板桩之间间填砂砂，拆除除第二二道内支支撑，取取第一次次承台台砼顶面面以下下0.488m位置作为为一一个支撑撑点，则则钢板桩桩按一一端悬臂臂的单单跨简支支梁计计算。计算简图及结果果果如下：：计算简图弯矩图（KN...m）剪力图（KN）变形图（m）本工况下钢板桩桩桩最大弯弯矩M5=7799.677KNN.m，最大剪剪力N5=8877.433KNN，第一道道内内支撑位位置的的支点反反力R1=5544.7KKN，第二支支点点反力R2=8877.433KNN，最大挠挠度f5=22mmm。5.2强度、刚刚度验算算钢板桩在五个工工工况情况况下最最大弯矩矩为M=M33==1422.44KN..m，最大剪剪力N=N33==1633.66KN。则最大弯曲应力力力：σ弯=M/W==((142...4÷220337)××10000==699.9MMPaa＜【σ】最大剪应力：τ=N/A=（1163.666÷2338..8）×10==66.9MMPaa＜【τ】钢板桩最大挠度度度f=f33==6mm，挠跨比比为1/6223。钢板桩强度和刚刚刚度均满满足设设计要求求。6、内支撑结构构构计算6.1内力计计计算第一道内支撑：：：内支撑承受钢板板板桩传递递过来来的水土土压力力，作用用在内内支撑上上的荷荷载取钢钢板桩桩结构计计算时时的最大大支反反力，第第一道道内支撑撑取工工况二的的钢板板桩支反反力R1=6688.8KKN，即作用用在在内支撑撑框架架梁上的的线荷荷载为q1=6688.8KKN//m。计算简图及结果果果如下：：计算简图弯矩图（KN...m）剪力图（KN）轴力图（KN）变形图（m）第一道内支撑框框框架型钢钢最大大弯矩M=933..5KNN.mm，最大剪剪力N=14488.4KKN，最大轴轴力F1=55555KN。中支撑杆最大轴轴轴力F2=33776KN，斜支撑撑杆1最大轴力F3=33003KNN,斜支撑杆2最大轴力F4=33773KN。最大挠度f=1110mm（斜支撑1附近，即2#和3#单元连接接附附近）。第二道内支撑：：：第二道内支撑取取取工况三三的钢钢板桩支支反力力R2=22556.11KNN，即作用用在在内支撑撑框架架梁上的的线荷荷载为q2=22556.11KNN/m。计算简图及结果果果如下：：计算简图弯矩图（KN...m）剪力图（KN）轴力图（KN）变形图（m）第二道内支撑框框框架型钢钢最大大弯矩M=30099.5KKN..m，最大剪剪力N=51199.4KKN，最大轴轴力F1=220071KKN。中支撑杆最大轴轴轴力F2=113389KKN，斜支撑撑杆1最大轴力F3=111149KKN,,斜支撑杆2最大轴力F4=113308KKN。最大挠度f=1112mm（斜支撑1附近，即2#和3#单元连接接附附近）。6.2强度、刚刚度验算算第一道内支撑：：：1）框架型钢222I25aa最大弯矩为M===93..5KKN.m，最大剪剪力N=11448.44KNN，最大轴轴力F1=55555KN。则最大弯曲应力力力：σ弯=M/W==((93.555÷8002..8)××10000==1116MPPa＜【σ】最大剪应力：τ=N/A=（1148.444÷97）×10==115MPPa＜【τ】最大轴应力：σ轴=F1/AA==(55555÷977)××10==577MPa＜【σ】中支撑附近框架架架型钢最最不利利应力：：σ弯=σ弯+σσ轴=(85..33÷80222.8××10000))+（550÷÷997×110))=1663MMPa＜【σ】框架型钢最大挠挠挠度f=100mmm，挠跨比比为1/100880＜1/6000。框架型钢强度和和和刚度均均满足足要求。2）中支撑杆最大轴力F2===3766KNN。最大轴应力：σσσ轴=F2//AA=(33766÷622.88)×110==60MMPaa＜【σ】压杆计算长度LLL=166000cm，λ=L/ii==16000÷÷14==1114.3，查表得得，轴轴心受压压构件件的稳定定系数数ψ=0.44553，则，σ=σ轴/ψ=60÷÷00.4553==1322MPPa＜【σ】中支撑强度和刚刚刚度均满满足要要求。3）斜支撑杆111最大轴力F3===3033KNN。斜支撑杆1与中中中支撑杆杆结构构相同，轴轴力力和计算算长度度均比后后者小小，不需需验算算。4）斜支撑杆222最大轴力F4===3733KNN。最大轴应力：σσσ轴=F4//AA=(33733÷977)××10==388MPa＜【σ】压杆计算长度LLL=3778ccm，λ=L/ii==3788÷99=42，查表得得，轴轴心受压压构件件的稳定定系数数ψ=0.889，则，σ=σ轴/ψ=38÷÷00.899=443MPPa＜【σ】斜支撑2强度和和和刚度均均满足足要求。第二道内支撑：：：1）框架型钢333I36bb最大弯矩为M===3099.55KN..m，最大剪剪力N=51199.4KKN，