承台钢板桩围堰设计检算.docx

桥梁承台钢板桩围堰设计验算
摘要：钢板桩围堰由于具有施工速度快、防水性能好、可重复利用等诸多优点,被广泛应用于桥梁深水基础围堰工程。文章介绍了钢板桩围堰结构设计方案与结构验算方法,为承台钢板桩围堰施工提供了保证。
关键词：钢板桩围堰、设计、检算
DesignandcheckcalculationofSteelSheetPileCofferdams
LandiMiao
（ShaanXiRailwayInstitute，WeinanShaanXi714000）
Abstract:Thesteelsheetpilecofferdamisfairlyusedforconstructionoffoundationsinwaterareaforitsconstructionalfeasibility,waterproofabilityandrepetitiveusagepossibilities..
Keywords:Steelsheetpilecofferdam；Design；Checkcalculation
1概述
钢板桩的作用是挡住基坑四周的土体，防止土体下滑和水从坑壁周围渗入或从坑底上涌，避免渗水过大形成流砂而影响基坑开挖。它主要承受土压力和水压力，因此钢板桩本身也是挡土墙，但它又非一般的刚性挡墙，它在承受水平压力时是弹性变形较大的柔性结构，它的受力条件与板桩墙的支撑方式、支撑的构造、板桩和支撑的施工方法及板桩入土深度密切相关，需要进行专门的设计计算。
2工程概况
本桥长约8.5km，其中（40+56+40）m连续梁桥主墩承台高4.0m，设计为双层式（2.5m+1.5m）承台，连续梁边墩承台设计为单层2m高承台,其余承台均为单层，高度有3.5m，3.0m,2.5m，2.0m。122#~169#承台所处地质环境作用等级为H1，设计采用C35砼，其余承台采用C30砼。承台围堰均采用钢板桩围堰。
3地质情况
根据工程地质勘测报告，承台处的地质情况如表1。
表1承台地质情况
编号厚度（m）名称重度（kN/m3)固块粘聚
力（Kpa)固块摩擦角(°）11.5黏土18.228.7811.46228淤泥质黏土16.915.195.024设计施工方案概述

5围护结构计算
5.1设计计算参数
5.1.1
材料设计强度值
表3钢材设计强度值（N/mm2）钢材抗拉、抗压、抗弯抗剪承压型号厚度或直径（mm）Q235≤16215125325＞16-40205120＞40-60200115＞60-100190110Q345≤16310180400＞16-40295170＞40-60265155＞60-100250145说明：设计强度按《钢结构设计规范》GB50017-2003取值。5.2.1钢板桩计算参数
钢板桩型号：拉森Ⅵ型钢板桩，其规格及参数见图1和表4：

图1拉森Ⅵ型钢板桩断面图
表4拉森Ⅵ钢板桩截面参数
型号质量W(cm3)钢板桩尺寸（mm）（kg/m）2700bht1t2Ⅵ10660021027185.2.2钢板桩支撑设计
本钢板桩长初步拟定为12m，钢板桩入土深度8.2米，钢板桩立面图如下：

图2钢板桩立面图
5.3.荷载计算
钢板桩外侧主要承受主动土压力、挖机自重，根据浙江省《建筑基坑工程技术规范》计堆载为20kN/㎡，内侧主要受围囹内横承和被动土压力。
主动土压力
其中——地面堆载，取
——计算土压力的点至地面的距离
——基坑外侧土的加权平均的重度
——主动土压力系数，为基坑外加权平均摩擦角
——基坑外加权平均固块粘聚力
被动土压力
其中——计算土压力的点至地面的距离
——基坑内侧土的加权平均的重度
——主动土压力系数，为基坑内加权平均摩擦角
——基坑内加权平均固块粘聚力
5.3.1.围堰内摩擦角计算
根据工程地质勘测数据表格，对12m以上地质中的内摩擦角进行加权平均：

5.3.2围堰地质重度计算
同理可以得到

5.3.3围堰主动、被动土压力系数

5.3.4固块粘聚力

5.3.5钢板桩入土深度计算
基坑挖深4.8m，其中设一层钢管支撑，如钢板桩立面图所示。取1m为计算单元，采用水土合算。
5.3.5.1绘制出土压力分布图

图3土压力分布图
计算y值
土压力零点距离坑底y，则：

计算支座反力
主动土压力临界深度

利用midascivil建立模型如下图所示。

图4钢板桩土压力零点上部结构模型
经过计算，得出围囹受力，及土压力零点剪力。

图5钢板桩土压力零点上部结构模型支点反力

5.3.5.4计算x值
根据静力平衡法，土压力零点剪力和墙被动土压力合力相等可求的x值：

图6入土深度计算简图

则埋置深度为：
选取钢板桩长度。
5.4钢板桩计算模型
钢板桩检算时一个完整钢板桩及其两侧半个钢板桩为一单元，宽