2022年高速铁路连续梁钢板桩围堰计算书

跨XXX省道连续梁17#、18#墩钢板桩围堰计算书编 制： 复 核：审 核： XXX二一七年三月目录1 工程概况- 1 -2 验算依据- 1 -3 计算资料- 1 -4. 钢板桩入土深度计算- 2 -5 钢板桩计算- 3 -5.1模型建立- 3 -5.2计算结果- 4 -6 圈梁及内支撑计算- 6 -6.1 计算说明- 6 -6.2 计算结果- 6 -7 结论- 8 - 10 -跨XXX省道连续梁17#、18#墩钢板桩围堰计算书1 工程概况XX铁路跨XXX省道连续梁17#、18#墩承台面尺寸为14.6m×9.6m，承台厚4.5m。承台埋深5.5m。本计算书选取17#墩进行检算。拟采用钢板桩围堰进行承台施工，钢板桩采用SKSP-IV型，暂定长9m，围堰平面尺寸为16.6m×11.6m，共设置1道内支撑。垫层厚度暂定0.2m。设计方案图如下： 围堰布置图主要施工步骤如下：插打钢板桩；挖土到第一道内支撑下方0.5m处，安装第一层圈梁及内支撑；继续挖土至垫层底，浇筑垫层混凝土；施工承台，回填基坑至第一道内支撑处，拆除第一道内支撑。2 验算依据（1）铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)；（2）钢结构设计规范(GB50017-2003)；（3）路桥施工计算手册；（4）简明施工计算手册（第三版）（汪正荣主编）中国建筑工业出版社 2005.7；（5）建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）；（6）建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2012）；（7）主墩钢板桩围堰基础结构图。3 计算资料(1)地质资料墩位处地面以下土质为人工填土、粉质粘土、石英岩层。土的参数、c按下表取值：土层名称 层顶 层底 土层厚容重 内摩擦角 粘聚力 标高 标高 m（kN/m3） （°） （kPa） 素填土25.57724.7230.854183.55粉质粘土24.72323.6461.07718.846粉质粘土23.64613.739.91619.111.431.5 朗肯土压力公式： 主动土压力： 被动土压力：，主动土压力系数Katg2(45/2)被动土压力系数：Kptg2(45/2)。注：各土层的土体物理学特征值均参考公路桥涵地基与基础设计规范选取，计算中土压力的计算采用水土合算原则。(2)材料选择a.钢板桩采用SKSP-IV钢板桩，每m宽钢板桩截面特性：W=2270cm3。b.第一层圈梁采用单拼300*500H型钢，斜杆采用单拼300*400H型钢，材质均为Q235B。（3）材料容许应力：SY295bz钢板桩，295/1.2×0.75184Mpa，Q235B钢材：170Mpa，100Mpa。 (4) 荷载 主动土压力、被动土压力，土压力采用朗肯土压力理论计算；地面超载及施工荷载取30kPa。4. 钢板桩入土深度计算（1）钢板桩抗倾覆稳定计算根据建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)，带支撑桩的倾覆稳定(踢脚稳定)，以最下一道内支撑点以下支护桩在坑内外水、土压力作用下，对此道内支撑取距，应满足计算简图计算得：（2）基坑底抗隆起计算从支护底部开始，验算抗隆起稳定性，结果如下：支护底部，验算抗隆起：Ks = 1.83 1.80，抗隆起稳定性满足。5 钢板桩计算5.1模型建立计算采用midas2015建模计算，取1m宽钢板桩建模计算。荷载：考虑主、被动土压力及基坑顶部超载。边界条件：在圈梁处建立弹性支座，圈梁为只受压，不受拉弹性支座。在钢板桩底采用竖向约束， 钢板桩按实际入土深度建模计算。土压力计算：主动土压力内摩擦角Ka容重（kN/m3）高度h（m）粘聚力c（kPa）Pa（kN）Pa（0m）3.50.885 1805-9.407 Pa（-0.85m上）3.50.885 180.85454.196 Pa（-0.85m下）40.870 18.80.85462.771 Pa（-1.93m上）40.870 18.81.931620.378 Pa（-1.93m下）11.40.670 19.11.93131.5-26.857 Pa（-5.84m）11.40.670 19.15.8431.523.161 Pa（-9m）11.40.670 19.1931.563.596 注：假设钢板桩顶高度为0m，沿深度方向为负。在计算各高度点的土压力时，因在土层分界处、c的不同，故分(上)、(下)。土层对钢板桩的作用模拟：土的水平反力系数的比例系数m值根据建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2012）4.1.6中提供的公式计算： 式中：m土的水平反力系数的比例系数(MN/m4) c、土的粘聚力(kPa)、内摩擦角(°)。 vb挡土构件在坑底处的水平位移量(mm)，当此处的水平位移不大于10mm时，可取vb=10mm。 经计算得：m=2.6MN/m4。土层对钢板桩的作用在模型中采用水平弹性支承模拟，每隔1m建立一个弹性支承，弹性刚度系数为mb0h。其中：m水平地基抗力系数，取m值为2600kPa/m2；h弹性支承点距离河床面的深度。按开挖实际情况，在MIDAS中采用施工阶段模拟计算，后一个工况考虑前一个工况变形对钢板桩及内支撑的受力影响：计算工况按照围堰施工顺序分为：（假设围堰顶为0m）1. 工况一：安装好第一道支撑后开挖到承台底标高以下0.2m；5.2计算结果(一)工况1：第一道支撑安装完后，围堰内开挖至第二道支撑下50cm(开挖至基坑底)此时第一道支撑受力处于最不利状态，受力情况分析如下： （1）模型（单位：kN/m）（2）内力：弯矩图（单位：kN.m）最大弯矩为131.5KN.m（3）钢板桩应力：=131.5×106/227000057.9MPa <184MPa，满足要求。（4）反力：（单位：kN）第一道圈梁处最大压力为137.1kN/m。（5）变形：（单位：mm）工况一荷载作用下围堰水平位移图（最大30mm）。6 圈梁及内支撑计算6.1 计算说明根据最大反力计算圈梁及内支撑。内支撑与圈梁之间铰接。内支撑反力参数表名称第一道内支撑（KN/m）工况阶段1137.1安装第一层内支撑，挖土至基坑底标高下0.2m6.2 计算结果（1）第一道内支撑计算结果计算模型：圈梁组合应力：圈梁最大组合应力为133.6MPa<170MPa内支撑组合应力：对于受压构件，还需要计算其受压稳定性。单拼300*400H型钢内支撑杆件计算长度l=11.1m，=65.80，= 0.848其最大组合应力为84MPa<0.848×170=144.16MPa；7 结论(1)经检算，围堰钢板桩采用9m长，内支撑设置1道，采用300*500H型钢，圈梁、斜撑均采用300*400H型钢，能满足受力要求。(2)施工过程中应注意随时监测基坑变形情况。(3)计算书中土质参数由项目部提供，如与实际出入较大需重新计算。