跨人先河钢板桩围堰计算书

136#、137#墩钢板桩围堰计算

计 复 核： 审 核：2012年 06月

审定：

算： 一、基本参数

1、 承台资料

人先河两侧136#、137#墩承台尺寸均为8.2 8.2 2.5m。136#墩承台底标高-0.3m,地面 标高为+3.25m； 137#墩承台底标高-0.2m，地面标高为+3.362m。按不利取137#墩进行计算。 2、 材料选择

(1)、钢板桩采用拉森W钢板桩，钢板桩参数见下表: 特性 型号 单位 拉森W 宽度W 高度H 腹板t1 翼缘t2 断面积 每桩单重 惯性矩 截面模数 mm 400 mm 155 mm 15.5 mm 11.0 cm2/m 94.27 kg/m 74.0 cm4/m 31573.5 cm3/m 2037 (2)、内支撑采用工32a型钢

3、地质情况

查《南通市东方大道快速化改造工程一一总体设计图》知墩位处地质情况：①素填土厚 为3m,摩擦角15度;②粉砂夹粉土厚为2.5m,摩擦角31.69度;③粉土夹粉粘厚为7.5m, 摩擦角28.07度,土的平均容重丫 =19kN/m。地下水位取近3〜5年最高潜水位标高为+2.5m。

二、土压力计算

基坑按设计一道内支撑考虑，基坑开挖到内支撑位置时，安装内支撑后继续开挖至基 坑底设计标高时最不利，取钢板桩总长取 9m估算。钢板桩桩底标高：-5.638m。基坑开挖 后承台底未浇注砼垫层之前为最不利工况，取此工况进行计算。按各土层平均值计算，摩 擦角加权平均值：

：_ 3 15+2.5 31.69+3.5 28.07

—

3+2.5+3.5

—24.72

用等值梁法计算，假定钢板桩内外土压力平衡点为正负弯矩转折点，此点距基坑底为 y (被动土压力修正系数K取1.7)：

° 2 ° ° 2 °

Ka = tan (45 - 24.72 / 2) = 0.41; Kp = tan (45 +24.72 / 2) = 2.44

m 1 KIA X

图1、钢板桩计算简图

(hl

19 0.862 0.41 9

(2.8 y)

仇 y))© 水(h

2y) = 'yKKp 水y

y)

9 1.7 2.44y10y=

y = 1.34m

0.41 10 (2.8

p 主5 =YgKa =19x0.862x0.41 =6.71kN/m

2

p_.3 =Y0Ka +Y'hKa 中第水h =19x0.862x0.41 + 9x2.8x0.41+10x2.8 = 45.05kN/m

0

2

2

2

三、钢板桩受力计算

1、按单锚深埋计算

在承台顶面以上50cm处设置钢板桩内支撑，取单位宽度钢板桩计算。 等值梁计算图式如下：

牡05

M62 0.562 2,8 4屮0 5.002 L34 图2、等值梁计算图式(m、kN/m)

用MIDAS计算得:

图3、弯矩图（kN -m）

图4、反力图（kN）

72 11 3

钢板桩最大弯曲正应力:

max

10MPa =35.4MPa

-■ max

2037

钢板桩最大弯矩： M

max

=72.11kN m支座反力：Ra=48.3kN, Po=57.41kN;

2、钢板桩长度计算

求x可根据P0和墙前被动土压力对钢板桩底端的力矩相等求得，即

6 57.41

6P0

二叫-匚）

9 (1.7 2.44-0.41)m 一 3如

钢板桩最小埋深：t°=x+y=3.2+1.34=4.54m 实际埋深：t=1.2 t0=5.448m

承台底以上钢板桩长度：h2=3.362+0.3=3.662m 钢板桩长度：5.448+3.662=9.11m 考虑地面平整取钢板桩长度9m合适。

7.21DB3e*&£t3BMZ3Be*OOl l.«622e*(KI]! 1.28814«*001 a.KHJODe+OOD -2

n； a^&ouE+floo F¥! D.DD4»E#OOD rz； 乩珂旳2001 FXY2i £. 74O4E *4)01

四、内支撑计算

通过上述计算，内支撑所受均布荷载 Ra= 48.3kN/m。 内支撑采用工32a。拟定内支撑布置如图，用 MIDAS建模验算

HI

Nu

图4、钢板桩平面布置图（mm）

用MIDAS建模计算，计算结果如下:

MCUAS/Crvil POST-PRDCES&OR -BE AM STRESS~

-2,221136+001 ■

孔田 SSSzOOl

-3.63057C+001 --i^SSl^e+OOl -5.040016+001 -5.744?2e+O01 ・ fi.44MSa-i-CCIl -?-15^1?e+OCIl -7.B5RaQa 4-001 -@.563die+OCii -M6&33e+©I31

5T; 1

MAX J 12 MIN : 46

左件；內袤挥计JH 日翊：06/0■旳CHi2

寰郢-力冋

X; 0.000 V： 0.000

K 1-MO

图5、内支撑正应力图（MPa）

MIDAS/Clwil POST-PRQCE 5SOR

~SEAM STRESS

3.33BS59-4-DO1

2.73154S+00

1 I

^5|753a-d-D

O]

9.105136+000

S.OSSWe+DOO

r-

\"1

ST: 1

ME: N/mmi*2 吕期：0^/027201Z

1.000

JD.^

图6、内支撑剪应力图（MPa）

~[H IDAS/Civil~ POST-PRCXZE 5SOR

DEFORMED SHAPE

1241 L906

0.963

\\j.0C6

/1-341 /1.90&

X-DIR- l.S69E-irOaO

MODE- Y7 Y-DIR—1.969E+000

Z-D9R>B <3-aonE + aoa

1.580

0.651

MODE-I

CCMB.- 1.906E+000

NUDb-20

1.125

1.332 2.623E+OD2

1-125 仁 ¥1580 1.005

肌別1

0.963

0腐1 1-90S 11341 ST! 1 MAX : SO MIH : 4 袞件：内:t1#计負 Mia：: mm B 乘H O6/O2/2O12 冥：Q_-nDO 1.906

U2iJ仝込L>25

JL

图7、内支撑变形图（MPa）

综上，围檀最大正应力 二max =92.68MPa」；「丨T45 1.3=188.5MPa，满足要求;

為ax=33. MPab]=

85 斗.3 1MPa满足要求;

角撑最大正应力 匚max =34.9MPa ：：卜I 一 145 1.3 = 188.5MPa，满足要求;

fmax = 1.906 mm <小400 %75mm，满足要求； 【1

4 9 5 0

fmax=i・ omm^ U I -——二 1 2. mm5 满足要求；

400

五、稳定性验算

支护体系的稳定性验算是基坑工程设计计算的重要环节，主要基底抗隆起稳定分析和 抗管涌验算等。考虑支撑作用，不进行整体稳定性和抗倾覆稳定性验算。

C

1、基底抗隆起稳定性分析

如图所示，假定地基沿ABCE绕圆柱面中心0点向坑内滑移，忽略坑内土体的抗隆起 作用及土体与地下板墙间的摩擦力， 仅考虑由ABCD面上的剪力来抵抗滑动力。坑壁土体 容重取为 =19kN/m，H = 3.662m，D = 5.448m，M^63.6kN m。

3

稳定力矩： Mr=Ktan [ HD

a

2

r

a

L

3

2

D] tan [

3

」

L 4

HD4

2

3

D] M

3

h

」h

M =0.41tan24.72 [19 3.662 5.448

r

2

2

19 5.44旳+

tan24.72 [- 19 3.662 5.448 - 19 5.448\"] 63.6

4 3

= 3344.77kN m/m

“ 转动力矩： M a

YHD 2 2

19x3.662x5.448

2 2

“ /

1032.56kN m / m

则：K =Mt=1032S=3-21-5，故基底土体不会隆起。

2、基坑底管涌验算

基坑开挖后，基坑内排水，形成水头差 h'，当动水压力大于基坑土体的有效重度时， 则会产 生管涌现象。h、2.8m，埋深t = 5.44m。要 避免管 涌现象出 现，则要求： K = 7j_2.0。其中，'为土的有效重度，

j = i w 丄 w

h'+2t

2^8 10=2.04。 2.8+10.896

’二- =19-10 = 9kN/m ； j为动水压力,

w

3

可得，K = 7 j =9/2.04 =4.4 _2.0

故钢板桩入土深度满足要求，不会产生管涌现象。