桥梁承台基坑钢板桩支护施工计算书

1、XX工程桥梁承台基坑钢板桩支护计算书XX公司XXXX年XX月目 录一、工程概况1二、设计依据1三、主要材料13.1、计算参数13.2、钢板桩13.3、土层参数3四、荷载分析4五、结构计算45.1、9m钢板桩计算45.2、12m和15m钢板桩计算11六、结论及建议116.1、结论116.2、建议11一、工程概况XX工程为城市主干道，道路全长2km，南起于长江路路口，北止于解放路，规划道路红线 5080m。道路沿现状道路往北，依次上跨中山路高架、建设路、红星路后落地，沿着规划道路向北至黄河路。另外与中山路高架桥设立体式互通一座，匝道4条（A、B、C、D匝道桥）。桥梁上部结构采用预应力混凝土现浇箱梁、钢筋混凝土箱梁、钢箱梁结构，梁高1.8m2.2m。下部结构桥墩采用门式墩、花瓶墩、柱式墩接承台桩基础，承台厚2.0m4.0m，承台下接14根灌注桩基础，桩基直径1.2m、1.5m、1.8m、2.0m。主线桥及匝道桥承台共计95个，承台基坑开挖深度在2.4m6.5m之间。开挖深度H3m的基坑，采用9m拉森钢板桩支护，设置一道内支撑；开挖深度3mH5m的基坑，采用12m拉森钢板桩支护，设置一道内支撑

2、；开挖深度H5m的基坑，采用15m拉森钢板桩支护，设置一道内支撑。二、设计依据1、XX工程施工图；2、钢结构设计标准（GB 50017-2017）；3、建筑基坑支护技术规程(JGJ 120-2012）；4、热轧U型钢板桩GB/T 20933-2007。三、主要材料3.1、计算参数1、钢材弹性模量：E=2.06105MPa；2、Q235B钢材：215MPa，125MPa；3、SY295bz钢板桩：245MPa，140MPa。3.2、钢板桩1、钢板桩采用拉森型锁口钢板桩，拉森型钢板桩截面特性表如下： 表3.2-1 钢板桩截面参数特性值表钢板桩型号单根钢板桩每延米钢板桩宽侧厚壁厚面积惯性矩截面矩BHtAIxWxmmmmmmcm2/mcm4/mcm3/m拉森IV型40017015.5242.53860022702、圈梁采用2HM588300型钢，斜撑采用2738mm钢管，设置一道内支撑。3、基坑开挖最大深度6.5m。4、地面超载，考虑到基坑侧为行车道，可能有外部车辆及施工机械作用，超载按照计算。 钢板桩支护使用9m、12m、15m拉森型钢板桩，顶部高出地面0.5m，在地面线以下0.52m处设置

3、一道内支撑，采用HM588300型钢圈梁，2738mm钢管斜撑。图3.2-1 12m钢板桩支护平面图图3.2-2 12m钢板桩支护立面图图3.2-3 15m钢板桩支护平面图图3.2-4 15m钢板桩支护立面图3.3、土层参数根据工程地质勘查报告，详细土层参数表如下：表3.3-1 土层参数表土层名称土层厚度（m)重度（kN/m3）内摩擦角（）粘聚力（kPa）修正系数K杂填土0.518.31690.571.761.6素填土2.5188120.761.321.2淤泥混素填土4.017.84100.871.151.2粘土618.412230.661.521.3粘土12.418.310190.71.421.2四、荷载分析工况一：钢板桩插打完成后，基坑开挖到内支撑标高处的位置（考虑到内支撑的安装，拟超挖0.5m），还没有进行内支撑的安装，可按照单锚深埋板桩进行计算。 工况二：安装完成内支撑。工况三：基坑开挖到垫层混凝土底标高处的位置，垫层混凝土还没有施工。其中工况三钢板桩结构受力情况最不利，取其进行计算分析。五、结构计算5.1、9m钢板桩计算5.1.1、钢板桩计算一般而言，等值梁法计算结果偏保守，

4、入土深度有保证，但是不能真实反映钢板桩的变形情况，故钢板桩嵌固深度按照等值梁法计算，钢板桩变形及内力计算均采用弹性地基梁法（m法）计算。根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）的规定，挡土构件内侧嵌固段上的土的水平反力系数按下式计算：式中：土的水平反力系数的比例系数（）； 计算点距离地面的深度； 计算工况下的开挖深度。土的水平反力系数的比例系数（）按照下列经验公式计算：式中：、土的粘聚力（）、内摩擦角（）； 挡土构件在坑底处的水平位移量（mm），当此处的位移不大于10mm时，可取。按照上述公式计算的土层比例系数如下表所示：按弹性地基梁计算，基坑以下的钢板桩上的弹性支座取1m/个，计算宽度b取1m。对于采用十字交叉、对撑的钢筋混凝土撑或钢支撑，其支撑刚度按照下式计算：式中：A支撑横截面积； E支撑材料的弹性模量； S支撑的水平间距； L支撑的计算长度。超载按基坑侧30kN/m计。5.1.1.1嵌固深度验算1、满足各单项的嵌固深度估算： 1) 嵌固深度满足抗倾覆(踢脚)要求： 单支点结构计算嵌固深度ld值，规范公式如下： Kt = 1.260 = 1.250, 满足规范要求。得到

5、ld = 4.550m。 2) 嵌固深度满足整体滑动稳定性要求： 圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度： 圆心(-0.513，0.309)，半径=3.966m，对应的安全系数Ks = 13.737 1.350 嵌固深度计算值 ld = 0.550m。得到ld = 0.550m。 3) 嵌固深度满足坑底抗隆起要求： 支护底部，验算抗隆起： Ks=(17.8004.0002.471+23.0008.345)/(17.907(3.000+4.000)+30.000)=2.368 Ks = 2.368 1.800，抗隆起稳定性满足。得到ld = 4.000m。满足以上要求的嵌固深度ld计算值=4.550m。2、验算各单项是否满足规范要求：嵌固深度采用计算值ld=4.550m。 1) 嵌固深度满足抗倾覆(踢脚)要求： 单支点结构计算嵌固深度ld值，规范公式如下： Kt = 1.260 = 1.250, 满足规范要求。 2) 嵌固深度满足整体滑动稳定性要求： 圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度： 圆心(-0.946，0.197)，半径=7.863m，对应的安全系数Ks = 5.214 1.350 3) 嵌固

6、深度满足坑底抗隆起要求： 支护底部，验算抗隆起： Ks=(17.8734.5502.471+23.0008.345)/(17.943(3.000+4.550)+30.000)=2.375 Ks = 2.375 1.800，抗隆起稳定性满足。 嵌固深度ld采用计算值4.550m时，各项验算均满足规范要求。5.1.1.2、 整体稳定验算 计算方法：瑞典条分法应力状态：有效应力法条分法中的土条宽度: 0.40m滑裂面数据圆弧半径(m) R = 7.863圆心坐标X(m) X = -0.946圆心坐标Y(m) Y = 0.197整体稳定安全系数 Ks = 5.214 1.35, 满足规范要求。5.1.1.3、突涌稳定性验算 K = D/ hww K = 5.000*17.920/30.000 = 2.986 = Kh = 1.10 基坑底部土抗承压水头稳定! 式中: 承压水含水层顶面至坑底的土层天然重度(kN/m3); D 承压水含水层顶面至坑底的土层厚度(m); w水的重度(kN/m3); hw 承压水含水层顶面的压力水头高度(m); Kh 突涌稳定安全系数，当前取值1.10，规范要求不应小

7、于1.100; K 突涌稳定安全系数计算值。5.1.1.4、嵌固深度构造验算 根据公式: 嵌固构造深度=嵌固构造深度系数基坑深度 =0.3003.000=0.900m嵌固深度采用值4.550m = 0.900m,满足构造要求。5.1.1.5、 嵌固段基坑内侧土反力验算 工况1：Ps = 452.746 Ep = 850.166，土反力满足要求。工况2：Ps = 452.746 Ep = 850.166，土反力满足要求。工况3：Ps = 395.776 Ep = 459.006，土反力满足要求。式中：Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）；Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。由计算可知，钢板桩最大弯矩为67.06kN.m，最大剪力27.58kN，内支撑支反力93.8kN。 钢板桩结构应力：钢板桩剪应力：钢板桩最大变形：6.3mm，钢板桩强度、刚度满足要求。5.1.2、内支撑计算由钢板桩内力及内支撑反力汇总表可知,内支撑反力最大80.2kN。利用计算软件建立结构模型，在圈梁下方焊接牛腿处设置竖向约束。内支撑由圈梁、斜撑组成。圈梁1采用2HM588300型

8、钢，斜撑钢管采用2738mm钢管，圈梁及斜撑材质均为Q235B。对圈梁进行加载，其计算简图如下图所示：图5.1.2-1 内支撑1受力简图（单位:kN/m）图5.1.2-2 圈梁组合应力图（单位:MPa）图5.1.2-3 圈梁剪应力图（单位:MPa）图5.1.2-4 圈梁位移图（单位:mm）计算可得：最大组合应力： 最大剪应力： 最大变形：故内支撑强度、刚度均满足要求。2738mm钢管其截面参数：，。由计算结果可知：斜撑轴力333.4kN，弯矩13.5kNm，计算长度取。长细比：由此查稳定系数表得： ，故斜撑稳定性计算满足要求，内支撑稳定性满足要求。 5.2、12m和15m钢板桩计算参考9m钢板桩支护计算步骤，分别计算12m和15m钢板桩支护嵌固深度、稳定性、内支撑受力情况。均满足规范要求。在此不再赘述。六、结论及建议6.1、结论1、开挖深度H3m的基坑，采用9m拉森钢板桩支护，设置一道内支撑；开挖深度3mH5m的基坑，采用12m拉森钢板桩支护，设置一道内支撑；开挖深度H5m的基坑，采用15m拉森钢板桩支护，设置一道内支撑。强度、刚度及稳定性均能满足要求；2、内支撑圈梁HM588300型钢、斜撑2738mm钢管，材质Q235B；内支撑圈梁和横撑、斜撑强度、刚度及稳定性均能满足要求；6.2、建议1、支撑构件受力较大，施工前应对钢板桩，型钢材料进行全面检

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