鋼板樁圍堰計(jì)算書.doc

精品文檔佛山市禪西大道季華路至樵樂路段工程一標(biāo)石灣特大橋16#鋼板樁圍堰計(jì) 算 書計(jì) 算 :復(fù) 核 :審 核 :中鐵大橋局集團(tuán)三公司技術(shù)發(fā)展中心2010年01月16#墩基坑開挖計(jì)算一、設(shè)計(jì)資料1、工程概況國(guó)道325線佛山市羅村街邊至龍江仙塘改線工程北起佛羅路街邊，南至龍江鎮(zhèn)獅子崗為終點(diǎn)，全長(zhǎng)22km。石灣特大橋?yàn)殡p塔箱梁斜拉橋，14#16#墩的跨徑為90.5m+150m+90.5m。 主塔16基礎(chǔ)位于樵樂路邊緣，采用鋼板樁圍堰施工，樁基施工完成后，開挖進(jìn)行承臺(tái)施工。2、地質(zhì)水文狀況橋位處于東平水道，常水位+0.73m，設(shè)計(jì)最高通航水位+6.38m。地層組成：表層回填河砂，淤泥質(zhì)亞粘土（亞粘土），粉砂，下部為全風(fēng)化粗砂巖（泥巖）。鋼板樁樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高+2.0m，樁底標(biāo)高-16.0m。為簡(jiǎn)化計(jì)算，將鋼板樁進(jìn)入的全風(fēng)化粗砂巖（泥巖）簡(jiǎn)化為粉砂計(jì)算，因全風(fēng)化混合巖內(nèi)摩擦角和粘聚力均比粉砂大，因此計(jì)算結(jié)果偏安全的。類型（KN/m3）（KN/m3）C（KPa）KaKp回填砂土19.09.00.0300.3333淤泥質(zhì)土16.96.96.04.70.8491.179亞粘土19925.114.10.6081.644粉砂20.210.21427.90.3622.759二、 計(jì)算：排水開挖方案鋼板樁采用拉森型，截面抵抗矩Wb=2037cm3，容許應(yīng)力260MPa，單位重量75kg/m。首先插打鋼板樁，排水開挖至-1.0m，在標(biāo)高0.0m處安裝圍堰第一道內(nèi)支撐；其次排水開挖至-4.0m，在標(biāo)高-3.5m處安裝圍堰第二道內(nèi)支撐；再次排水開挖至-7.0m，在標(biāo)高-6.5m處安裝圍堰第三道內(nèi)支撐；繼續(xù)排水開挖至-9.0m，澆筑0.6m厚的砼墊層；拆除第三道內(nèi)支撐；最后承臺(tái)施工。采用理正深基坑計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算分析取最不利一側(cè)為計(jì)算單元：本計(jì)算是以排水開挖為實(shí)際情況進(jìn)行建模計(jì)算，1、 鋼板樁連續(xù)墻支護(hù)2、 基本信息 內(nèi)力計(jì)算方法增量法規(guī)范與規(guī)程建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 JGJ 120-99基坑等級(jí)二級(jí)基坑側(cè)壁重要性系數(shù)01.00基坑深度H(m)12.000嵌固深度(m)6.000墻頂標(biāo)高(m)0.000連續(xù)墻類型鋼板樁 每延米板樁截面面積A(cm2)236.00 每延米板樁壁慣性矩I(cm4)39600.00 每延米板樁抗彎模量W(cm3)2037.00有無冠梁無放坡級(jí)數(shù) 1超載個(gè)數(shù) 1支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水平集中力02、 放坡信息坡號(hào)臺(tái)寬(m)坡高(m)坡度系數(shù)12.0001.0001.0003、超載信息超載類型超載值作用深度作用寬度距坑邊距形式長(zhǎng)度序號(hào) (kPa,kN/m)(m)(m)(m) (m)120.000-4、 附加水平力信息 水平力作用類型水平力值作用深度是否參與是否參與序號(hào) (kN)(m)傾覆穩(wěn)定整體穩(wěn)定5、 土層信息土層數(shù) 3坑內(nèi)加固土 否內(nèi)側(cè)降水最終深度(m)12.000外側(cè)水位深度(m)2.27內(nèi)側(cè)水位是否隨開挖過程變化是內(nèi)側(cè)水位距開挖面距離(m)0.000彈性計(jì)算方法按土層指定彈性法計(jì)算方法-6、土層參數(shù) 層號(hào)土類名稱層厚重度浮重度粘聚力內(nèi)摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1細(xì)砂4.2019.09.00.0030.002淤泥質(zhì)土6.0016.96.96.004.703粉砂10.0020.210.214.0027.90層號(hào)與錨固體摩粘聚力內(nèi)摩擦角水土計(jì)算方法m,c,K值抗剪強(qiáng)度 擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度) (kPa)135.00.0030.00分算m法15.00-218.06.004.70合算m法0.57-335.014.0027.90合算m法14.18-7、支錨信息支錨道數(shù)3支錨支錨類型水平間距豎向間距入射角總長(zhǎng)錨固段道號(hào) (m)(m)()(m)長(zhǎng)度(m)1內(nèi)撐1.0003.000-2內(nèi)撐1.0003.500-3內(nèi)撐1.0003.500-支錨預(yù)加力支錨剛度錨固體工況錨固力材料抗力材料抗力道號(hào)(kN)(MN/m)直徑(mm)號(hào)調(diào)整系數(shù)(kN)調(diào)整系數(shù)10.00100.00-2-300.001.0020.00100.00-4-300.001.0030.00100.00-6-300.001.008、土壓力模型及系數(shù)調(diào)整 彈性法土壓力模型:經(jīng)典法土壓力模型:層號(hào)土類名稱水土水壓力主動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力 調(diào)整系數(shù)調(diào)整系數(shù)調(diào)整系數(shù)最大值(kPa)1粘性土分算1.0001.0001.00010000.0002淤泥質(zhì)土合算1.0001.0001.00010000.0003淤泥質(zhì)土合算1.0001.0001.00010000.0009、工況信息 工況工況深度支錨號(hào)類型(m)道號(hào)1開挖3.500-2加撐-1.內(nèi)撐3開挖7.000-4加撐-2.內(nèi)撐5開挖9.5-6加撐-3.內(nèi)撐7開挖12.0-三：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果 結(jié)構(gòu)計(jì)算 -各工況：內(nèi)力位移包絡(luò)圖：（本圖上側(cè)數(shù)據(jù)為彈性法，下側(cè)為經(jīng)典法）工況8：澆筑砼墊層，拆除第三道支撐后，準(zhǔn)備澆筑承臺(tái)：計(jì)算圖式見下圖。由于有砼墊層的支撐，可以認(rèn)為砼對(duì)鋼板樁為剛性支撐，支撐位置設(shè)為-8.6m處，將外荷載輸入Sap2000程序中計(jì)算由此計(jì)算得鋼板樁內(nèi)支撐的反力T112.31KN，T2244.62KN。鋼板樁最大彎矩Mmax169.6KNm，最大剪力為Qmax187.1KN本結(jié)構(gòu)采用彈性法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算。根據(jù)以上計(jì)算鋼板樁承受最大彎矩為Mmax448.62KN.m，最大剪力為Qmax347.5KN。拉森型鋼板樁剪切面積取鋼板樁肢在剪力方向的面積，A155956975mm2，鋼板樁應(yīng)力：。滿足設(shè)計(jì)要求四、 整體穩(wěn)定驗(yàn)算滑裂面數(shù)據(jù)整體穩(wěn)定安全系數(shù) Ks = 1.650圓弧半徑(m) R = 17.292圓心坐標(biāo)X(m) X = -2.862圓心坐標(biāo)Y(m) Y = 10.981五、抗隆起驗(yàn)算Prandtl(普朗德爾)公式(Ks = 1.11.2)，注：安全系數(shù)取自建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范YB 9258-97(冶金部):Ks = 5.941 = 1.1, 滿足規(guī)范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks = 1.151.25)，注：安全系數(shù)取自建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范YB 9258-97(冶金部):Ks = 7.199 = 1.15, 滿足規(guī)范要求。 隆起量的計(jì)算 注意：按以下公式計(jì)算的隆起量，如果為負(fù)值，按0處理!式中基坑底面向上位移(mm);n從基坑頂面到基坑底面處的土層層數(shù);ri第i層土的重度(kN/m3)； 地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的飽和重度(kN/m3);hi第i層土的厚度(m);q基坑頂面的地面超載(kPa);D樁(墻)的嵌入長(zhǎng)度(m);H基坑的開挖深度(m);c樁(墻)底面處土層的粘聚力(kPa);樁(墻)底面處土層的內(nèi)摩擦角(度);r樁(墻)頂面到底處各土層的加權(quán)平均重度(kN/m3); = 0(mm)六、抗管涌驗(yàn)算 抗管涌穩(wěn)定安全系數(shù)(K = 1.5):式中0側(cè)壁重要性系數(shù);土的有效重度(kN/m3);w地下水重度(kN/m3);h地下水位至基坑底的距離(m);D樁(墻)入土深度(m);K = 2.345 = 1.5, 滿足規(guī)范要求。 嵌固深度計(jì)算 嵌固深度計(jì)算參數(shù)：抗?jié)B嵌固系數(shù)1.200整體穩(wěn)定分項(xiàng)系數(shù)1.300圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法嵌固系數(shù)1.100嵌固深度考慮支撐作用嵌固深度計(jì)算過程： 按建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 JGJ 120-99圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法計(jì)算嵌固深度： 圓心(-3.109，11.302)，半徑=15.125m，對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)Ks = 1.310 1.300 嵌固深度計(jì)算值 h0 = 3.500m 嵌固深度設(shè)計(jì)值 hd = 0h0 = 1.1001.0003.500 = 3.850m 嵌固深度采用值 hd = 6.000m 滲透穩(wěn)定條件驗(yàn)算 當(dāng)前嵌固深度為：3.850m。不排水開挖方案一、鋼板樁計(jì)算鋼板樁采用拉森型，截面抵抗矩Wb=2037cm3，容許應(yīng)力260MPa，單位重量75kg/m。首先插打鋼板樁，在標(biāo)高0.0m處安裝圍堰第一道內(nèi)支撐；不排水開挖至-10.2m，澆筑1.8m后水下封底混凝土，然后再排水至標(biāo)高-3.5m處安裝圍堰第二道內(nèi)支撐；再次排水至標(biāo)高-8.4m，承臺(tái)施工。1、工況一安裝第一道支撐后不排水開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高-10.2m，計(jì)算圖式見圖一： (1)、a1點(diǎn)，,a2點(diǎn)(2)、b1點(diǎn) , b2點(diǎn) , (3)、c1點(diǎn) , c2點(diǎn) , (4)、e點(diǎn)截面，設(shè)鋼板樁入砂土層深度為t。d1點(diǎn) , d2點(diǎn) , (5)、A1點(diǎn)，A2點(diǎn)，按等值梁法進(jìn)行計(jì)算：1、 計(jì)算土壓力為0點(diǎn)離底面高度y：計(jì)算得：y=2.724m2、 計(jì)算等值梁最大彎矩和反力為：則鋼板樁最大彎矩：Mmax183.32KNm，T1=69.29KN3、 計(jì)算板樁入土深度：x=2.78mt=x+y=5.5m=3.97Mpa，滿足強(qiáng)度要求。2、不排水開挖方案：采用C20水下砼封底，封底厚度為1.8m。砼在圍堰及鋼護(hù)筒形成的樁的支點(diǎn)反力下，承受圍堰抽水后產(chǎn)生的上浮力，圍堰內(nèi)封底砼面積為F119.2mx19.2m-16x3.8 =307.84m2，圍堰內(nèi)共16根2.0m樁，鋼護(hù)筒直徑取2.2m，砼容重取2.4t/m31、圍堰整體抗浮力計(jì)算1、豎向抗力計(jì)算(1) 圍堰自重：(2) 封底混凝土與鉆孔樁摩擦力計(jì)算：封底砼與鉆孔樁間摩擦系數(shù)取k=12t/m2,代入摩擦力計(jì)算公式,d為鋼護(hù)筒直徑 豎向抗力合力P=G +P=4100.6t2、豎向浮力計(jì)算：圍堰封底面積A=307.84m2：PT，K=P/T=1.22，圍堰整體穩(wěn)定性滿足要求。2、承臺(tái)區(qū)封底混凝土彎曲應(yīng)力驗(yàn)算L為圍堰內(nèi)外水位差L=10.93m，h為封底混凝土層高度為1.8m其頂面在靜水壓力作用下產(chǎn)生的彎曲拉應(yīng)力截面計(jì)算寬度取1m截面抵抗矩：W= bh2/6=11.52/6=0.375m3(1)、兩根鉆孔樁之間的封底混凝土計(jì)算：看作簡(jiǎn)支梁q=w Lb-c hb=1x10.93x1-2.4x1.8x1=6.61t/mM=qL2/8=6.614.3642/8=15.74tmc,w分別為混凝土及水的容重C20#砼Rl=1.