号墩钢板桩围堰结构计算书.doc

69号墩钢板桩围堰结构计算书一、工程概况1、地形、地质和水文榕江特大桥69号墩，位于榕江靠近小里程侧河滩上，承台边距离河堤坡脚约2m。69号墩位置的原河床标高为+1.3m，桩基采用筑岛施工，筑岛地面标高为+2.6m。榕江特大桥20年一遇洪水位为+2.634m，69号墩承台施工时按+2.6m水位进行结构计算和分析。墩位处淤泥层厚达20m，根据地质报告，淤泥质土快剪试验粘聚力标准值C=5.77kpa，内摩擦角标准值φ=4.14o，天然重度γ=15KN/m3。2、钢板桩围堰结构69号墩钢板桩围堰内平面尺寸为21.6x16m，围堰顶标高为+3.0m，钢板桩底口标高为-15.0m，桩长18m，钢板桩选用拉森Ⅳ型止水钢板桩。基坑开挖底标高-5.16m，基坑开挖最大深度7.76m，设置两道框架式内支撑，第一道内支撑设置标高为+1.9m，第二道内支撑设置标高为-1.4m，内支撑主要由工字钢梁和钢管撑杆组成。封底砼厚度80cm，封底碎石垫层厚度20cm，3、钢板桩围堰施工方法钢板桩围堰打设完成后，采取边清淤、边抽水、边安装内支撑的施工方法，即在清淤到内支撑位置时，停止清淤，将水抽干后，安装该道内支撑，然后重新向围堰内灌水，继续向下清淤，逐次完成所有内支撑的安装，并清淤到设计基坑底标高。清淤到设计标高后，采取抽水后干浇法施工封底砼，若坑底渗大，则改为水下封底施工。承台分次浇筑，完成第一次承台浇筑后，在承台砼与钢板桩围堰间灌砂，然后拆除第二道内支撑，再进行第二、三次承台砼的浇筑，继续在承台与钢板桩围堰间灌砂，拆除第一道内支撑，施工墩身至围堰顶口以上后，拔出钢板桩。取受力更大的干浇封底砼的施工方法进行围堰结构验算。69号墩钢板桩围堰施工方案图二、计算依据1．《榕江特大桥第67~69号墩立面布置图》（2009年3月）2．《榕江特大桥工程地质勘察报告》（铁道第四勘察设计院2007年11月）3．《榕江特大桥69号墩承台施工方案》4．《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1—2005）5．《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5—2005）6．《桥涵》（公路施工手册）7．《铁路桥涵施工规范》（TB10203—2002）8．《钢结构设计规范》（GB50017-2003）9.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）10.《建筑施工计算手册》三、计算参数取值1、钢材弹性模量E=2.1x105Mpa，泊松比取0.3。2、Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值[f]=215Mpa，抗剪强度设计值[fv]=125Mpa。3、淤泥质土天然容重γ=15KN/m3，粘聚力标准值C=5.77kpa，内摩擦角标准值φ=4.14o。4、钢筋砼容重取26KN/m3，素砼容重取24KN/m3。5、主要计算构件的截面特性表1主要计算构件截面特性表构件截面积A(cm2)惯性矩Ix(cm4)截面模量Wx(cm3)回转半径i(cm)钢板桩（1米宽）238.8347312037φ400x5钢管62.812096.8604.814φ600x8钢管150.761630520543.5213I36b250.9497222762.42I25a9710034802.812.5，9I25a48.515017401.410.2，2.4四、计算工况工况一：基坑内清淤至+1.3m标高位置，基坑深度1.5m，准备安装第一道内支撑，钢板桩为悬臂状态，取下端固结状态进行计算。工况二：基坑清淤至-2.2m标高位置，基坑深度4.8m，准备安装第二道内支撑，钢板桩按弹性地基梁计算。工况三：第二道支撑安装完后，基坑清淤至设计坑底-5.16m标高位置，基坑深度7.76m，钢板桩按弹性地基梁计算。工况四：封底砼浇筑完成，基坑深度6.76m，封底砼看做一道内支撑，钢板桩按带悬臂的两跨连续梁计算。工况五：浇筑完成第1次承台砼，承台与钢板桩之间填砂，拆除第二道内支撑，钢板桩按带悬臂的简支梁计算。五、计算内容1、钢板桩打入深度计算。2、钢板桩围堰抗管涌计算。3、钢板桩围堰基坑底抗隆起计算。4、封底砼厚度计算。5、钢板桩结构受力计算。6、内支撑结构受力计算。六、结构计算1、钢板桩打入深度计算按工况三计算钢板桩打入深度，即钢板桩清淤到设计坑底标高-5.16m，基坑内抽水，基坑深度7.76m，钢板桩入土深度9.84m。用盾恩法近似计算钢板桩入土深度。按土压力相等原理计算淤泥质土综合内摩擦角：φD=π/2-2arctan[tan(45°-φ/2)-2C/γH=10.5°H：计算基坑深度，7.76mC：粘聚力，5.77φ：快剪内摩擦角，4.14°主动土压力系数计算：Ka=tan2((45°-φD/2)=0.69被动动土压力系数计算：Kp=tan2((45°+φD/2)=1.45由下图，MR的斜率：Kn=γ（Kp-Ka）=15×（1