承臺鋼板樁圍堰設(shè)計計算書

1、第 頁第 頁P(yáng)AGE 承臺鋼板樁圍堰設(shè)計計算書目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc68336990 第一章 設(shè)計條件 PAGEREF _Toc68336990 h 1 HYPERLINK l _Toc68336991 1.1工程概況 PAGEREF _Toc68336991 h 1 HYPERLINK l _Toc68336992 1.2設(shè)計概況 PAGEREF _Toc68336992 h 1 HYPERLINK l _Toc68336993 1.3主要計算依據(jù) PAGEREF _Toc68336993 h 2 HYPERLINK l _Toc683369

2、94 1.4荷載計算 PAGEREF _Toc68336994 h 2 HYPERLINK l _Toc68336995 1.5土體參數(shù) PAGEREF _Toc68336995 h 3 HYPERLINK l _Toc68336996 1.6 材料特性 PAGEREF _Toc68336996 h 4 HYPERLINK l _Toc68336997 第二章 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計算 PAGEREF _Toc68336997 h 4 HYPERLINK l _Toc68336998 2.1 計算工況 PAGEREF _Toc68336998 h 4 HYPERLINK l _Toc6833699

3、9 2.2 鋼板樁計算 PAGEREF _Toc68336999 h 4 HYPERLINK l _Toc68337000 2.2.1工況一 PAGEREF _Toc68337000 h 4 HYPERLINK l _Toc68337001 2.2.2工況二 PAGEREF _Toc68337001 h 7 HYPERLINK l _Toc68337002 2.2.3工況三 PAGEREF _Toc68337002 h 9 HYPERLINK l _Toc68337003 2.2.4工況四 PAGEREF _Toc68337003 h 12 HYPERLINK l _Toc68337004 2

4、.3 圍檁及支撐 PAGEREF _Toc68337004 h 14 HYPERLINK l _Toc68337005 第三章 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算 PAGEREF _Toc68337005 h 17 HYPERLINK l _Toc68337006 3.1鋼板樁入土深度驗(yàn)算 PAGEREF _Toc68337006 h 17 HYPERLINK l _Toc68337007 3.2穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc68337007 h 18 HYPERLINK l _Toc68337008 3.2.1鋼板樁嵌固穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc68337008 h 18 HYPERLINK l

5、 _Toc68337009 3.2.2基坑滲流穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc68337009 h 19 HYPERLINK l _Toc68337010 3.3封底混凝土計算 PAGEREF _Toc68337010 h 20 HYPERLINK l _Toc68337011 3.3.1封底混凝土抗浮計算 PAGEREF _Toc68337011 h 20 HYPERLINK l _Toc68337012 3.3.2封底混凝土抗彎計算 PAGEREF _Toc68337012 h 21第 頁第一章 設(shè)計條件1.1工程概況北引橋RB1、RB2采用鋼板樁圍堰施工。取RB2承臺水文資料及設(shè)計參

6、數(shù)計算，統(tǒng)計如下：RB2承臺鋼板樁圍堰:（1）鋼板樁頂標(biāo)高： +7.5m（2）鋼板樁底標(biāo)高： -7.5m（3）承臺頂標(biāo)高： +1.0m（4）承臺底標(biāo)高： -1.0m（5）基坑底標(biāo)高： -2.5m（6）承臺高度： 2.0m（7）河床標(biāo)高： +0.2m（8）施工高水位： +7.0m1.2設(shè)計概況北引橋RB2承臺鋼板樁圍堰內(nèi)輪廓尺寸為8.04.8m，高15.0m。采用拉森400170型鋼板樁，承臺為一次性澆筑，共設(shè)置3道圍檁及支撐。圖1.1 鋼板樁圍堰及內(nèi)支撐平面圖 圖1.2 鋼板樁圍堰立面圖1.3主要計算依據(jù)（1）、工程施工圖設(shè)計；（2）、公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D-60 2015）；（3）

7、、公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T 3650-2020）；（4）、建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120-2012)；（5）、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(GB 50017-2017)；（6）、土力學(xué)第二版中國建筑工業(yè)出版社；（7）、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 50007-2011）；1.4荷載計算1、土壓力的計算根據(jù)W.J.M朗金（Ran King）理論可得：主動土壓力計算公式： 其中， 式中：墻后填土的重量（），地下水位以下用浮重度； 計算主動土壓力強(qiáng)度的點(diǎn)至填土表面的距離（m）； 填土的內(nèi)摩擦角（）； 主動土壓力系數(shù) c填土黏聚力（）被動土壓力計算公式：其中，式中：被動土壓力系數(shù)2、水壓力的計算靜水壓力計

8、算公式：1.5土體參數(shù)RB2承臺處地面標(biāo)高為+0.2m，鋼板樁設(shè)計底標(biāo)高-7.5m，從泥面標(biāo)高至鋼板樁底標(biāo)高之間土體為中砂，福州市閩侯二橋工程地質(zhì)評價中孔位DZD0取值（透水性土按水土分算計算），詳見表1.1。表1.1 土體參數(shù)表土層名稱厚度（m）天然重度浮重度固接快剪試驗(yàn)承載力允許值（kPa）粘聚力C（kPa）內(nèi)摩擦角中砂2-28.2188022150 花崗巖7-2-27Ka=tan2(45222)=0.45 Ka=tan(45222)=0.67Kp=tan2(45+222)=2.19 Kp=tan(45+222)=1.481.6 材料特性（1）鋼板樁表1.2 鋼板樁材料特性表材料規(guī)格（Q2

9、95）尺寸每米鋼板樁截面特征寬度（mm）高度（mm）腹板厚度（mm）截面積（cm2）單位重量(kg/m2)慣性距(cm4)截面模數(shù)(cm3)SPIV-40017015.540017015.5242.5190386002270（2）支撐型鋼表1.3 支撐型鋼材料特性表材料規(guī)格Q235截面積（cm2）單位重量(kg/m)慣性距(cm4)截面模數(shù)(cm3)回轉(zhuǎn)半徑(cm)2I562702121311804684222I32134105.422160138412.8第二章 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計算2.1 計算工況工況一：抽水至+3.5m，第一層圍檁安裝完成，安裝第二層圍檁前。工況二：抽水至0，第二層圍檁安

10、裝完成，安裝第三層圍檁前。工況三：安裝第三層圍檁，回水與坑外水面一致，并開挖至基坑底，封底砼澆筑前。工況四：水下封底砼澆筑完成并達(dá)到強(qiáng)度后，抽干水（圍檁不拆）。2.2 鋼板樁計算2.2.1工況一RB2鋼板樁圍堰工況一計算簡圖如圖2.1，取1m鋼板樁進(jìn)行計算，考慮施工高水位+7.0。圖2.1 鋼板樁受力簡圖通過midas建立鋼板樁受力簡算模型，經(jīng)計算可得工況一荷載作用下鋼板樁受力如下表：鋼板樁彎矩（KN.m）上支點(diǎn)反力（KN）變形（mm）103.349.314.1圖2.2 工況一鋼板樁受力簡圖圖2.3 工況一：支點(diǎn)反力圖圖2.4 工況一：位移圖鋼板樁應(yīng)力：=MmaxW=103.310622701

11、000=45.5MPa鋼板樁材質(zhì)為Q295，取荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35，則允許彎應(yīng)力為：=2951.35=218MPa鋼板樁強(qiáng)度滿足設(shè)計及規(guī)范要求。2.2.2工況二RB2鋼板樁圍堰工況二計算簡圖如圖2.5，取1m鋼板樁進(jìn)行計算，考慮施工高水位+7.0。圖2.5 鋼板樁受力簡圖 通過midas建立鋼板樁受力簡算模型，經(jīng)計算可得工況二荷載作用下鋼板樁受力如下表： 工況二鋼板樁計算結(jié)果表鋼板樁彎矩（KN.m）上支點(diǎn)反力（KN）變形（mm）133.0163.620.4圖2.6 工況二：鋼板樁彎矩圖 圖2.7 工況二：支點(diǎn)反力圖圖2.8 工況二：鋼板樁位移圖鋼板樁應(yīng)力：=MmaxW/p>

12、000=58.7MPa鋼板樁材質(zhì)為Q295，取荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35，則允許彎應(yīng)力為：=2951.35=218MPa鋼板樁強(qiáng)度滿足設(shè)計及規(guī)范要求。2.2.3工況三RB2鋼板樁圍堰工況三計算簡圖如圖2.9，取1m鋼板樁進(jìn)行計算，用等值梁法求出反彎點(diǎn)并計算鋼板樁受力?；厮髱_挖，故該工況圍堰內(nèi)無水頭差。圖2.9 鋼板樁受力簡圖 假設(shè)反彎點(diǎn)的入土深度為h，采用水土分算，則有：q2=10h+10+8.02.19hq1=1010+h+8.0(h+2.7)0.45板樁上土壓力強(qiáng)度等于零的點(diǎn)為反彎點(diǎn)，則該點(diǎn)處的板樁前的被動土壓力強(qiáng)度和板樁后的主動土壓力強(qiáng)度相等，求得反彎點(diǎn)：h=1.4m。 通過midas

13、建立鋼板樁受力簡算模型，經(jīng)計算可得工況三荷載作用下鋼板樁受力如下表：鋼板樁彎矩（KN.m）上支點(diǎn)反力（KN）變形（mm）23.121.30.68圖2.10 工況三：鋼板樁彎矩圖圖2.11 工況三：支點(diǎn)反力圖圖2.12 工況三：變形圖鋼板樁應(yīng)力：=MmaxW=24.210622701000=10.7MPa鋼板樁材質(zhì)為Q295，取荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35，則允許彎應(yīng)力為：=2951.35=218MPa鋼板樁強(qiáng)度滿足設(shè)計及規(guī)范要求。2.2.4工況四工況四取1m鋼板樁進(jìn)行計算，封底砼與鋼板樁固結(jié)。通過midas建立鋼板樁受力簡算模型，經(jīng)計算可得工況四荷載作用下鋼板樁受力如下表： 工況四鋼板樁計算結(jié)果表鋼

14、板樁彎矩（KN.m）上支點(diǎn)反力（KN）變形（mm）131.5214.10.14 圖2.13 工況四：鋼板樁彎矩圖2.14 工況四：鋼板樁反力圖圖2.15 工況四：鋼板樁位移圖鋼板樁應(yīng)力：=MmaxW=131.510622701000=57.9MPa鋼板樁材質(zhì)為Q295，取荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35，則允許彎應(yīng)力為：=2951.35=218MPa鋼板樁強(qiáng)度滿足設(shè)計及規(guī)范要求2.3 圍檁及支撐由設(shè)計圖可知，圍檁為2I56、斜撐2I32，工況四荷載作用下圍檁壓力（214.1KN/m）分布如圖2.16，圍檁及支撐的最大受力如圖2.17-圖2.20所示。圖2.16 圍檁及支撐受力示意圖圖2.17 圍檁及支撐

15、彎矩圖圖2.18 圍檁及支撐軸力圖圖2.19圍檁及支撐剪力圖2.20圍檁及支撐組合應(yīng)力圖圍檁及支撐受力匯總表圍檁及支撐桿 件彎 矩（KNm）軸 力（KN）剪力（KN）組合應(yīng)力（MPa）圍檁2I56582.3796.5382.2154.8斜撐2I32104634.164.6123.2綜上，圍檁及支撐的最大組合應(yīng)力為154.8MPa,圍檁及內(nèi)撐均為Q235,取荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35，則允許應(yīng)力為：=2351.35=174MPa圍檁及內(nèi)撐強(qiáng)度均滿足設(shè)計及規(guī)范要求。內(nèi)撐穩(wěn)定性驗(yàn)算：內(nèi)支撐為2I32，最大軸力為N=634.1KN，最大彎矩M=104KNm，截面面積A=134cm2，回轉(zhuǎn)半徑i=12.8c

16、m，計算長度l0=2.38m，長細(xì)比=l0i=19，根據(jù)規(guī)范，屬于a類截面，查表得穩(wěn)定性系數(shù)=0.983根據(jù)歐拉公式計算臨界力內(nèi)支撐穩(wěn)定性滿足要求。第三章 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算3.1鋼板樁入土深度驗(yàn)算按簡支梁計算等值梁的兩個支點(diǎn)的反力可知，反彎點(diǎn)處等值梁的反力為P=19.0KN,計算板樁的最小入土深度，其中h為基坑底到反彎點(diǎn)的距離，x為可根據(jù)P和墻前被動土壓力對板樁底端的力矩相等求得，即：x=6P(KKPKa)=6198(1.22.19-0.45)=2.56（m）板樁實(shí)際埋深應(yīng)當(dāng)位于x之下，所需實(shí)際入土深度為：t=(1.11.2)t0入土深度H=1.1（1.4+2.56）=4.36m，板樁最小長度L

17、=4.36+10=14.36m。3.2穩(wěn)定性計算3.2.1鋼板樁嵌固穩(wěn)定性計算根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120-2012)，單層錨桿和單層支撐的支擋式結(jié)構(gòu)的嵌固深度應(yīng)符合下列嵌固穩(wěn)定性的要求（圖3.1）：其中：嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)；安全等級為一級、二級、三級的錨拉式支擋結(jié)構(gòu)和支撐式支擋結(jié)構(gòu)，分別不應(yīng)小于1.15、1.2、1.35；，基坑外側(cè)主動土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力合力作用點(diǎn)至支點(diǎn)的距離(m)。pa1=0pa2=1h1Ka=8.07.70.45=25.9kPapw=w2=1014.5=140kPapp1=0pp2=13Kp=8.05.02.19=87.6kPapw=w2=1014.5=1

18、45kPa基坑內(nèi)外合力矩利用Excel電子表格作為計算工具。主動土壓力土層上底（KPa）下底（KPa）高度（m）力臂(m)三角形力矩(KN*m)中砂2-2025.97.76.43641.2水014514.54.174383.7合力矩(KN*m)5024.9被動土壓力土層上底（KPa）下底（KPa）高度（m）力臂(m)三角形力矩(KN*m)中砂2-2087.65.07.331605.3水014514.54.174383.7合力矩(KN*m)5989MpMa=59895024.9=1.19Ke=1.15滿足三級基坑要求。RB1鋼板樁圍堰受力圖示如下：pa1=0pa2=1h1Ka=8.08.20.45=29.5kPapw=w2=1016=160kPapp1=0pp2=13Kp=8.05.52.19=96.4kPapw=w2=1016=160kPa基坑內(nèi)外合力矩利用Excel電子表格作為計算工具。主動土壓力土層上底（KPa）下底（KPa）高度（m）力臂(m)三角形力矩(KN*m)中砂2-2029.58.26.77818.8水0160164.175337.6合力矩(KN*m)6156.4