钢板桩围堰设计计算书.doc

钢板桩围堰设计计算书.doc

《钢板桩围堰设计计算书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢板桩围堰设计计算书.doc（5页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

钢板桩围堰设计计算书

1工程概况

本方案陆地承台基坑开挖深度在3.0-5.0米之间，基坑开挖支护结构受力计算选择基坑最深、地质条件最差的最不利工况条件下进行受力计算。

本线路沿线地层以冲积、洪积、海积及海陆交互相沉积的粘性土、粉土、各类砂、软土为主，局部夹淤泥。

土层分层计算土压力，粘性土和粉土采用总应力法，即水土合算，强度指标采用快剪试验指标；对中、粗砂、碎石土，则应采用水土分算。

承台开挖高程范围内主要为人工填土、黏土、粉土，局部夹有淤泥质黏土，各土层已知条件：

（1）人工填土：

内摩擦角，粘聚力；

（2）粘土：

内摩擦角，粘聚力；（3）粉土：

内摩擦角，粘聚力；（4）砂土：

内摩擦角，粘聚力。

土的天然重度取。

非承压地下水位在地面下0.2～5.5处（承压水位不明）。

2钢板桩围堰支撑结构受力计算

2.1钢板桩围堰

钢板桩围堰基坑开挖最大深度为5.0米，此类基坑承台最大高度为4.0米，设一道内支撑位于基坑底面以上3米，计算钢板桩围堰受力情况。

结合现场现有材料，拟采用WRU12a钢板桩，其技术指标为：

单根钢板桩宽B=600mm，高H=360mm，厚t=9mm，每米截面积A=147.3cm2，单根钢板桩每米的重量69.5kg，每延米墙身每米的重量115.8kg，每延米墙身钢板桩惯性矩Ix=22213cm4，每延米的截面模量（抵抗矩）Wx=1234cm3，取钢板桩的允许拉应力σ=140Mpa，允许剪应力τ=80Mpa。

钢板桩长12m。

由于钢板桩刚度较小，需加强内支撑。

拟设置一道水平钢支撑，在距承台底面3.0m处设置，不设竖向支撑。

水平钢支撑采用I40b型工字钢，沿钢板桩内壁设置长方形围檩，并在四角设置加强斜撑。

考虑施工堆载，假设基坑顶部（地面）作用有无限均布荷载q1=10kN/m2；在桩顶平台距离钢板桩桩顶2.0m处的坑外作用有宽度为0.6m的局部荷载（汽车荷载及其它荷载总和）q2=80kN/m2。

2.2计算作用于板桩上的土压力强度

依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—99）第3.4～3.5节，计算土压力（水平荷载及水平抗力）分布。

土压力由四部分组成：

（1）桩顶平台以下土自重引起；

（2）局部荷载（汽车荷载）q2=80kN/m2引起；（3）均布荷载q1=10kN/m2引起。

对人工填土、黏土及粉土地层，采用水土和算法进行计算，在桩顶下2.0m处设置一道内支撑，计算可得土压力分布如右图所示。

查《简明施工计算手册》P209。

其中E点为弯矩零点，其位置由主动土压力强度与被动土压力强度相等计算得出。

Y=CD=2.18m

2.3钢板桩内力计算

取1宽的钢板桩进行验算，用结构力学求解器计算得出：

受力图（单位：

kN/m）

弯矩图（单位：

kN·m）

剪力图（单位：

kN）

Mmax=51.78kN·m

Ra=91.06kN；P0=102.24kN；

钢板桩截面验算:

σmax=Mmax/W

=51.78×103/1234×10-6=41.96Mpa<[σ]=140Mpa

τmax=Qmax/A

=102.24×103/147.3×10-2=6.94Mpa<[τ]=80Mpa

故所选钢板桩符合要求。

2.3计算板桩最小入土深度t0

钢板桩承台底面高程以下部分实际上已进入黏土层，计算查表得：

Kp=tg2（450+140/2）=1.64

Ka=tg2（450-140/2）=0.61

K=1.4

γ=19KN/m3

根据P0和墙前被动土压力地板桩底端的力矩相等，有：

X=（6P0/γ×（K×Kp-Ka））1/2

=（6×102.24/19×（1.4×1.64-0.61））1/2=4.5m

t0=x+y=4.5+2.18=6.68m

而实际本方案选用的12m钢板桩，在开挖完成后，钢板桩入土深度为7m,满足要求。

2.4内支撑计算

根据现场现有材料，拟采用“热轧普通工字钢I40b”圈梁。

I40b的截面特性：

截面高h=40cm，宽b=14.4cm，tw=1.25cm，面积A=94.07cm2，每米重量73.84kg/m，截面惯性矩Ix=22781cm4，截面模量Wx=1139cm3，半截面面积矩Sx=671.2cm3，Ix:

Sx=33.94cm，取允许拉应力[σ]=145MPa，允许剪应力[τ]=80MPa。

单根I40b的允许值：

[M]=[σ]×Wx=145×1139×103=165.16kN·m

[Q]=[τ]Ixtw/Sx=80×106×33.94×10-2×1.25×10-2=339.4kN

实际作用于圈梁上的均布荷载为31.6kN/m，圈梁长按15m，斜支撑分别位于距两端4米的位置，通过力学求解器计算得：

受力图（kN/m）

弯矩图（kN·m）

剪力图（kN）

Mmax=110.87kN·m<165.16kN·m

Nmax=201.52kN<339.4kN

采取单根I40b即可满足要求。

-5-