鋼板樁計(jì)算書201020

1、GJ中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中也目錄 TOC o 1-5 h z 1設(shè)計(jì)資料 12鋼板樁入土深度計(jì)算 1內(nèi)力計(jì)算 1入土深度計(jì)算 23鋼板樁穩(wěn)定性檢算 3管涌檢算 3基坑底部隆起驗(yàn)算 44圍囹檢算 5工況分析與計(jì)算 5 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 工況一 5 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 工況二 6工況三 7 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 工況四 8 HYPERLINK l book

2、mark20 o Current Document 工況五 9 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 工況七 11工況八 12 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 工況九 13圍囹計(jì)算 14頂層圍囹 15 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 第一層圍囹 16 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 第二層圍囹 17GJ中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中也 TOC o

3、 1-5 h z 第三層圍囹 17第四層圍囹 185對撐和斜撐檢算 19GJ 中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中煤南涮河特大橋連續(xù)梁主墩承臺鋼板樁圍堰施工計(jì)算書1設(shè)計(jì)資料(1)樁頂高程H1: 8.0m,汛期施工水位：7.0m。(2)地面標(biāo)高H0: 8m 基坑底標(biāo)高 H3: -1.54m;開挖深度 H: 9.54m。(3)封底混凝土采用C30混凝土，封底厚度為1m(3)坑內(nèi)、外土的天然容重加權(quán)平均值 r1、r2均為：18.9KN/m3;內(nèi)摩擦 角加權(quán)平均值中=18.8:粘聚力C: 24KPa(4)地面超載q :按70噸考慮，換算后為10KN/m。(5

4、)鋼板樁采用國產(chǎn)拉森鋼板樁，選用鞍IV型(新)(見施工計(jì)算手 冊中國建筑工業(yè)出版社 P290頁)鋼板樁參數(shù) A=98.70cm n 188oK pi = tg (45-) =1.95鋼板樁均布荷載換算土高度h。：h0 =q/r =10/18.9 = 0.53m, W=2043c3p 1 l=200Mpa 樁長 18m2鋼板樁入土深度計(jì)算2.1內(nèi)力計(jì)算(1)作用在鋼板樁上的土壓力強(qiáng)度及壓力分部見圖2.1根據(jù)簡明施工計(jì)算手冊中國建筑工業(yè)出版社，P284頁(5-89、5-90) 公式得：Ka =tg2(45o 188-) =0.512中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承

5、臺鋼板樁中國中性(2)支撐層數(shù)及間距按等彎矩布置確定各層支撐的間距，則拉森IV型鋼板樁頂部懸臂端的最 大允許跨度，根據(jù)簡明施工計(jì)算手冊中國建筑工業(yè)出版社，P284頁(5-96) 公式得：g61 W =3 6 2。105 2043 =2940mm=2.9m rKa；18.9 0.51h1 = 1.11h=1.11*2.9=3.2m h2=0.88h=0.88*2.9=2.6m h3=0.77h=0.77*2.9=2.2m根據(jù)施工需要調(diào)整支撐布置 h1=2.1m, h2=2.1m, h3=1.6層數(shù)為3層。受力簡圖見圖2.1q=WKN/m；圖2.1鋼板樁受力簡圖2.2入土深度計(jì)算用盾恩近似法計(jì)算鋼

6、板樁入土深度GJ中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中性主動土壓力系數(shù)，被動土壓力系數(shù)從上可知：Ka = 0.51、Kp = 1.95圖2.2鋼板樁計(jì)算簡圖根據(jù)假定作用在鋼板樁 AB段上的荷載ABCD一半傳至A點(diǎn)上，另一半 由坑底土壓力EBF承受，由圖2.2所示，幾何關(guān)系根據(jù)簡明施工計(jì)算手 冊中國建筑工業(yè)出版社，P288頁(5-99 )公式得：2(Kp -Ka)x2 -KaHx -KaHL =0(1.95 -0.51)x2 -0.51 9.23x -0.51 9.23 0.84 -0 x -6.023m根據(jù)入土部分的固定點(diǎn)，被動土壓力合力作用點(diǎn)在離坑底

7、2x處，所以3鋼板樁最下面一跨的跨度為 0.84+4.012=4.852m處。故鋼板樁的總長度至少為l =9.54+ 6.023= 15.563m ,即鋼板樁長度為15.563m,入土7度為6.032m時(shí)能保證樁體本身的穩(wěn)定性，選用 18m鋼板 樁，實(shí)際入土深度為8.46m。3鋼板樁穩(wěn)定性檢算3.1管涌檢算 中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中性管涌的原因主要收水的作用影響，計(jì)算時(shí)考慮有水一側(cè)，基坑抽水后水頭差為h1=8.54m,入土深度h2=x,最短的滲流途徑如圖2-1所示為h1+h2X2,不產(chǎn)生管涌的安全條件，根據(jù)根據(jù)簡明施工計(jì)算手冊中國建筑工業(yè)

8、出版社，P284頁(5-107 )公式得：K i rw 1.7即鋼板樁打入深度8.46m,地基土穩(wěn)定，不會發(fā)生隆起中國中性中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南溯河特大橋承臺鋼板樁4圍囹檢算工況分析與計(jì)算工況分析模型加載力按照主動土壓力強(qiáng)度Pa = Kar(hi +h2),被動土壓力強(qiáng)度Pb =K/h工況一參照簡明施工計(jì)算手冊中國建筑工業(yè)出版社P284，施作樁頂圍囹和 支撐后，開挖基坑至+4.6m,即3.4m深，未安裝第一道支撐前，鋼板樁為頂 部簡支的單錨淺埋板，則支撐受力為 Ra = Ea - Ep。假定鋼板樁所需入土深度為t, TOC o 1-5 h z 2122Ea r(

9、H t)2Ka18.9 (3.4 t)2 0.51 =4.82(3.4 t)222122Ep Kprt21.95 18.9 t2 =18.43t2P 2為使鋼板樁保持穩(wěn)定，在鋼板樁頂部力矩應(yīng)等于零因此最小入土深度 TOC o 1-5 h z _2_2_,(3EP -2Ea)H(3 18.43t2 -2 4.82 (3.4 t)2) 3.4t 222(Ea- Ep) 2 (4.82 (3.4 t) -18.43t )t 2.81mEa =4.82 (3.4 2.81)2 =185.879KN一 一一 一一 2一Ep =18.43 2.81 =145.525KN因止匕 Ra =Ea Ep =40.

10、354KN剪力為零的點(diǎn)據(jù)支撐點(diǎn)的距離rKKph = R+rKah取 K=1.53, h=0.84m。M -40.354 0.84 -33.90MPa3 M 33.90 106 =16.59MPa200MPaW 2043中國中性中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南溯河特大橋承臺鋼板樁V =Ra a3Ra40.35 103rt =-=4.08MPa f =110.5MPaA 98.7 10故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.2工況二安裝好第一道支撐，開挖至標(biāo)高+2.5,即5.5m深，第二道支撐沒有施作。此時(shí)鋼板樁可看作為在樁頂和第一道支撐處簡支，基坑以下2m處固結(jié)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。

11、則建模如下:77.4j 1 flii ii八f f 1 F f j gA 073 JI受力布置圖（KN/m）剪力圖（KN）彎矩圖（kn m）計(jì)算得鋼板樁：Vmax = 88.51KN、M max =88.5KN *m ,最大支撐反力GJ中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中性104.82KN。作用在第一層圍囹和支撐處則此時(shí)鋼板樁的應(yīng)力為max388.5 102043 10*父10，=43.3MPa 后=200MPa388.51 10TT298.7 10=8.97MPa f =110.5MPa故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.3工況二安裝好第二道支撐

12、，繼續(xù)開挖至標(biāo)高+0.4m處，即基坑7.6m深，此時(shí)鋼板樁可看作為在樁頂、第一和第二道支撐處簡支，在基底以下2m處固結(jié)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，則建模如下：57.6473.55.3113.06I J I r n j j j / I j j 4 j w 中中思二; 斕工?3 71受力布置圖（KN/m）剪力圖（KN）gig-81 17 舟LIT4.S&00 5加彎矩圖（knm）1=W中國中性中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南溯河特大橋承臺鋼板樁計(jì)算得鋼板樁：Vmax =137.84KN、Mmax =128.45KNm ,最大支撐反力161.45KN。作用在第二層圍囹和支撐處則此時(shí)鋼板樁的應(yīng)

13、力為343x1062.9MPafe=200MPaVmax3137.84 102-98.7 10= 13.97MPa vf =110.5MPa故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.4工況四安裝好第三道支撐，繼續(xù)開挖至基坑底，底標(biāo)高-1.54m處，即基坑9.54m深，此時(shí)鋼板樁可看作為在樁頂、第一道、第二道和第三道支撐處簡支，在基底以下2m處固結(jié)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，則建模如下：116.349?.f)7 88.9773_5453.313.0673.71受力布置圖(KN/m)17591III HTp懺燮 1 址Y /為 F-171.(14剪力圖（KN）彎矩圖（knm）GJ中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)

14、線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中性計(jì)算得鋼板樁：Vmax =175.91KN、Mmax=153.30KNm,最大支撐反力223.79KN。作用在第三層圍囹和支撐處則此時(shí)鋼板樁的應(yīng)力為3.匚0rM 10，=75.0MPa fe =200MPa2043 10Vmax3175.91 10298.7 10= 17.82MPa vf =110.5MPa故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.5工況五安裝好第四道圍囹和支撐，繼續(xù)開挖至封底混凝土底面，即標(biāo)高為-2.54m,此時(shí)鋼板樁可看做為在樁頂、第一道到第四道支撐處簡支，在基 底以下2m處固結(jié)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，則建模如下：1* 98106 71 船

15、外 75 5453.S1S3.0(5nuiiurrnuirnuiniuuiniuuirriiui受力布置圖（KN/m）166.12PTlTrrrw115.5951 95-l1.O2剪力圖（KN）-136 16KWW 硯55/TtTrrl 守.H生y ioTMLLLHWF ;二 c ii.h帆王69.35彎矩圖（knm）計(jì)算得鋼板樁：Vmax=168.12KN、Mmax=126.16KN,m,最大支撐反力GJ中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中性228.10KN。作用在第四層圍囹和支撐處則此時(shí)鋼板樁的應(yīng)力為max3126.16 102043 103父1

16、0立=61.8MPa S =200MPa3168.12 102-98.7 10=17.03MPa f =110.5MPa故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.6工況六安裝好第四道支撐，清基，灌注封底混凝土，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后, 封底混凝土作為第一道支撐，拆除第四道支撐和圍囹，拆除第三道支撐， 圍囹保留，此時(shí)鋼板樁可視為在樁頂、第一道、第二道支撐和第三道圍囹 處簡支，封底混凝土頂固結(jié)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，則建模如下：97.06（573.515S3111.06IUU U H I受力布置圖（KN/m）剪力圖（KN） 155 此lv用工59 73.59卜Z才 I TTTrv-1149 L4 74 23 7k

17、彎矩圖（knm）10GJ 中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中性計(jì)算得鋼板樁：Vmax=203.10KN、Mmax =155.67KNm ,第三層最大反力為155.351KN,作用在第三層圍囹處、第二層支撐最大反力160.007KN作用在第二層圍囹和支撐處。則此時(shí)鋼板樁的應(yīng)力為M 155.67 103 6 =二方父10 =76.20MPa J=200MPaVmaxW 2043 10203.1 103 =20.58MPa f =110.5MPa98.7 10故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。封底混凝土需要的強(qiáng)度P=Vmax、假設(shè)是支撐，則面積A=0.125

18、m2P=K =1.5A3203.1 100.125 106= 2.4MPa4.1.6工況七第一層承臺施工完畢，拆模，養(yǎng)生至強(qiáng)度達(dá)到20Mpa以上時(shí)，恢復(fù)第三道支撐，臨時(shí)支撐在第一層承臺側(cè)壁上，拆除第二道支撐，圍囹保留。此時(shí)鋼板樁可視為在樁頂、第一道、第三道支撐和圍囹處簡支，在封底頂固結(jié)的連續(xù)梁，建模如下：53.3173.54 HH 口 I受力布置圖（KN/m）ii南溯河特大橋承臺鋼板樁82.48中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部中國中法-立,44 -53.44-7751 -77 5123.294SUM 53JO0彎矩圖（KNn）計(jì)算得鋼板樁：Vmax =131.84KN、Mm

19、ax=77.51KNm,第三層最大反力為227.21KN,作用在第三層支撐及圍囹處、第二層支撐最大反力101.21KN作用在第二層圍囹處。則此時(shí)鋼板樁的應(yīng)力為一 一 3 TOC o 1-5 h z 77.51 10J3 1z6 M10 =37.94MPa 6= 200MPa2043 103Ra 131.84 10.a =-=力=13.36MPa f =110.5MPaA98.7 102故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.7工況八第二層承臺施工完畢，拆模，養(yǎng)生至強(qiáng)度達(dá)到20MPa以上時(shí)，恢復(fù)第二道支撐，臨時(shí)支撐在第二層承臺側(cè)壁上，拆除第三層圍囹和支撐，回填 基坑至第二層圍囹底，拆除第二層圍囹和

20、支撐，此時(shí)鋼板樁可視為樁頂、 第一道支撐和圍囹處簡支，在原第二層圍囹以下 2m處固結(jié)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu),建模如下:12中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中性7238533133.06if gf IH ir U U I-jjN.忖棍帛八加二3 J；73.71受力布置圖（KN/m）剪力圖（KN）彎矩圖（KN m）計(jì)算得鋼板樁：Vmax=78.11KN、Mmax=60.31KNm,第一層支撐最大反力97.84KN作用在第一層圍囹處。則此時(shí)鋼板樁的應(yīng)力為M60.31 1034I 16=26X10 =29.52MPa B= 200MPaW2043 103= Ra=-

21、 =7.91MPa f =110.5MPaA 98.7 10故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.8工況九第二道圍囹和支撐拆除后繼續(xù)回填至第一道圍囹和支撐處，拆除第一道圍囹和支撐，工況回到工況一，已經(jīng)經(jīng)過檢算鋼板樁能滿足受力要求。13GJ 中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中鐵通過以上計(jì)算可知，在八種工況下采用IV型拉森鋼板樁受力均能滿足要求。4.2圍囹計(jì)算圍囹設(shè)四個腳撐和兩道對撐，結(jié)構(gòu)如下圖3 產(chǎn)/3,產(chǎn) 4點(diǎn) , #3,產(chǎn) 3地后圍囹及支撐結(jié)構(gòu)圖（項(xiàng)各工況下層圍囹受力情況如下表所示:受力工況圍囹受力（KN施米）頂層第一層第二層第三層第四層工況一4

22、0.3540000工況二8.76104.82000工況三9.469.881161.4500工況四13.2169.88101.21223.790工況五13.2169.88101.21126.61228.10工況六P 9.469.881160.007155.3510工況七9.499.24101.21227.21014工況八7.5497.84000工況九40.35401000最大值40.354104.82161.45227.21228.10中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部中國中鐵南溯河特大橋承臺鋼板樁4.2.1頂層圍囹最大支撐反力40.354KN/m,即為作用在圍囹上的均布荷載順

23、橋向圍囹建模平面如下：403544Q3M40.35440354h 111 m f I I I I1 I 1m 1 1 f I I v 111 m f 11 u I I I 11 11 u u I |r u v I I u I 1 1I r I I u I I n 1 r 11 h4 503.00受力布置圖（KN/m）剪力圖（KN）31.33 -31.33 溫&1W凡彎矩圖（knm）圍囹受力：Vmax=90.80KN、Mmax =56.29KNm ,斜撐最大支撐反力為107.00KN橫橋向圍囹建模平面如下:4Q3J44Q處4叩4Q,354地35440354Il Illi“LI IlliLI I受

24、力布置圖（KN/m）15中國中帙中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南溯河特大橋承臺鋼板樁47.526J.03,5465J256.0373.M8Q365.52-73.63剪力圖(KN)-39.02 -39.02-40.50 -40J50-40.50 -40.5025.S2 好心-3P.02 -39 .025,52 25.S2A/K / h.13 1338.7112 392? .97,對撐最大支撐反力為圍囹受力：Vmax =73.65KN、Mmax =40.5KN m134.18KN,斜撐最大支撐反力為85.60KN。圍囹所需截面:W邛廣356.29 10215 10633_ _

25、 _3=0.26 10 m = 260cmtf=16.5mm, tw = 10.5mm ,選用 I40a 工字鋼，W=1086cm56.29 10=51.83MPa 可, I = 21714cm1086 ,3= 215MPaS = 626.05cm , I /S =21714/626.05 = 34.68cmVS 73.65 103Itw346.8 10.5= 20.23MPaf =110.5MPa故頂層圍囹采用I40a工字鋼能滿足受力要求。4.2.2第一層圍囹最大支撐反力104.82KN/延米，即為作用在圍囹上的均布荷載，建模與4.2.1 相同，反力為4.2.1 的104.82/40.35=

26、2.59 ,故圍囹受力：Vmax =90.80 父2.6 = 236.08KN、M max = 56.29 父 2.6 = 146.35 KN m , 對撐最大反力 134.18 父2.6 =348.87KN ,斜撐最大支撐反力為 107M2.6 = 278.2KN。圍囹所需截面：16GJ中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中性M 146.35 1033 33W=產(chǎn)6-=0.681 10 m = 681cm , I215 106選用 I40a 工字鋼，W=1086cm3, I =21714cm4 , tf =16.5mm, tw = 10.5mm ,S

27、 = 626.05cm3 , I /S = 21714/626.05 = 34.68cm36= = .f=134.76MPa 6 =215MPa W 1086VS 236.08 103rt =64.83MPaf =110.5MPaItw 346.8 10.5故頂層圍囹采用I40a工字鋼能滿足受力要求。4.2.3第二層圍囹最大支撐反力161.45KN/延米，即為作用在圍囹上的均布荷載，建模與4.2.1相同，反力為4.2.1的161.45/40.35=4.001 ,故圍囹受力：圍囹受 力：Vmax =90.80父4.001 =363.29KN、M max = 56.29父4.001 = 225.2

28、16KN m ,對撐最 大反力 134.18父4.001 = 536.85KN ,斜撐最大支撐反力為 107M 4.001 = 428.11 KN。圍囹所需截面：M 225 103233W1.047 10 m3 =1047 cm3. 215 106選用 I50c 工字鋼，W=2012.98cm3, I = 50324.53cm4 , tf=20mm, tw = 16mm,S =1200.8cm3, I/S =50324.53/1200.8 = 41.9cm36= j = 225.216 10 =11MPa 6=215MPa W 2012.98VS 363.29 103Itw 419 16= 5

29、4.2MPaf =110.5MPa故頂層圍囹采用I50c工字鋼能滿足受力要求。4.2.4第三層圍囹17GJ中鐵四局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐南環(huán)線工程項(xiàng)目經(jīng)理部南泗河特大橋承臺鋼板樁中國中性最大支撐反力227.21KN/延米，即為作用在圍囹上的均布荷載，建模與4.2.1 相同，反力為4.2.1 的 227.21/40.35=5.63 ,故圍囹受力：Vmax =90.80X5.63 =511.2KN、M max = 56.29 m 5.63 = 316.91KN m , 對撐最大反力134.18 m5.63 = 755.43KN ,斜撐最大支撐反力為 107M 5.63 = 602.41KN。31

30、6.91 103215 106圍囹所需截面：333=1.474 10 m =1474cm選用雙 I50C 工字鋼，W = 2012.98cm3, I = 50324.53cm4 , tf = 20mm , tw = 16mm ,S =1200.8cm3, I/S =50324.53/1200.8 = 41.9cm3= 157.4MPa 每-215MPaM max 316.91 10W - 2012.98VSItw511.2 103419 16= 76.3MPaf=110.5MPa故頂層圍囹采用I50c工字鋼能滿足受力要求。4.2.5第四層圍囹最大支撐反力228.1KN/延米，即為作用在圍囹上的均布荷載，建模與4.2.1 相同，反力為 4.2.1 的228.1/40.35=5.65 ,故圍囹受力：Vmax =90.80 父5.65 =513.0KN 、 M ma