鋼板樁受力分析及圍堰驗算1

1、和尚塘大橋主墩鋼板樁圍堰計算書一、 基坑在開挖完成后，砼墊層澆筑前鋼板樁驗算鋼板樁被主動壓力強度相等處與錨固點（ E 點）位置相近，則：y= HK a /（ KK p-K a） ： 粘性土容重， =18 KN/m 3;基坑底H ：主動土壓高度，H=h1+h2+h3+h4=8mK p：被動土壓力系數(shù)， 為 1.761，K p=tg-2（45。+/2），內(nèi)摩擦角 =16。A h4=0.9m B h3=2.1mC h2=3.5mD h1=1.5myEOx圖 1K a：主動土壓力系數(shù)，為0.568，K a=tg 2（45。 -/2），內(nèi)摩擦角。 =16 。K ：被動土壓力修正系數(shù)，K=1.4 ；y =

2、2.4m1、 鋼板樁彎矩驗算把 CE 段看作簡支梁來計算，偏于安全，受力土如下：qcqdC1.5m2.4mE圖 2鋼板樁上 C 點的主動土壓力強度為：P C= HK a： 粘性土容重， =18 KN/m 3;H：主動土壓高度，H= h2+h3+h4=6.5mK a：土的壓力系數(shù)，為0.568，K a=tg2（45。-/2），內(nèi)摩擦角 =16。則： P C=66.5 KN/m 2;分布在 1 延米 (2.5 塊 )鋼板樁上的壓力為:qC=1* P C=66.5 KN/ m;同理： qD=81.8 KN/ m;為方便計算，將CE 段分解成如下受力情況：qCqD-qCqDC1EC2EC3E圖 3Mm

3、ax1=qCa2（2l-a ）2/8l 2=66.5 ×1.5 2×（ 2×3.9-1.5）2/8 × 3.9 2=48.8 KN.mMmax2=（qC-qD）a2（3-2a/l-1 ）/6=15.3 ×1.5 2×（ 2-2 × 1.5/2.9）/6=5.5 KN.mMmax3=qDa2（3-2a/l-1 ）/6=81.8 ×2.4 2×（ 2-2 ×2.4/3.9）/6=60.4 KN.m則在 CE段鋼板樁墻上的最大彎矩不大于:MmaxCE= Mmax1+ Mmax2+ Mmax3=114.

4、7KN.m拉森型鋼板樁1 米寬截面抵抗矩為2037cm3,則最大抗壓強度為:= MmaxCE/W=114.7KN.m/2037cm3=56.3 Mpa =145 Mpa安全2、 鋼板樁入土深度計算由圖1 可知E 點為錨固點，即為彎矩零點，則E 點的支撐力RE和墻前被動土壓力對板樁底端的力矩相等，由此可求得x：RE*x= （KK p-K a）x3由圖 3 可求得 RE：RE= RE1+RE2+RE3E1C22×3.9=19.2 KNR = q a /2l=66.5×1.5 /2RE2=（ qC-qD） a2/3l=15.3 × 1.5 2/ （3×3.9

5、）=2.9 KNRE2=qDb（3-2*b/l）/6=81.8× 2.4 ×（3-2 × 2.4/3.9 ）/6=57.9 KNRE= 19.2+2.9+57.9=80 KNx=6* RE/18* （KK p-K a）=3.7m則板樁的入土深度為：T=1.1×（ y+x）=6.7 m3、 C 點橫梁（縱橋向19.5m）驗算C 點處橫梁承受相鄰兩跨（BC、 CE）各半跨上的土壓力：qC=* K a*H C* （ HBC +H DE）/2： 粘性土容重， =18 KN/m 3;K a：主動土壓力系數(shù)，為 0.568，K a=tg 2（45。 -/2），內(nèi)摩擦

6、角=16。HC：橫梁距基坑頂?shù)木嚯x，為6.5m；HBC ：BC 間距，為 3.5m；HCE： CE 點間距，為偏于安全取5.31m；則 qC=292.7 KN/mC 橫梁上的支撐水平間距為3m，按三跨等跨連續(xù)梁計算偏于安全，則橫梁上最大彎矩為：Mmax= 0.1 × qC*l 2=263.4KN.mW= Mmax/ W ：橫梁的截面抵抗矩； ：A3 鋼的容許抗彎強度，為145Mpa；則： W=1816.6cm 3橫梁選用 I50c 工字鋼， W=2080cm31816.6 cm3可以4、 C 點支撐（橫橋向16.5m）驗算支撐水平間距為3m，則每根支撐上的軸向壓力為：RC= qC*3

7、=878.1 KN擬采用 240c 槽鋼長細比： =l/Il：支撐長度，取1600 cm；i：支撐回轉(zhuǎn)半徑，i=14.71cm； =108.7，由結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范查得穩(wěn)定系數(shù)為： =0.474支撐容許抗壓強度為：=N/ *AN：支撐的軸向壓力，N= R C=878.1 KN ；A ：支撐的截面積，A=2A 40c=2×91.04=182.08 cm2； =101.7 Mpa=140 Mpa可以A 點橫梁、支撐受力與基坑完成后情況相同，驗算見后；B 點橫梁、支撐受力小于C 點支撐拆除后（基坑完成鋼筋綁扎前）受力情況，以后一情況為準(zhǔn)。二、 C 點支撐拆除（基坑完成后鋼筋綁扎前）鋼板樁驗算1、

8、鋼板樁驗算混凝土墊層澆筑完成后，為方便鋼筋綁扎施工，原地面A h3=0.9mC 點橫梁及支撐要拆除，拆除后板樁底部BD跨B h2=2.1m可用一端固定， 一端鉸支計算偏于安全。h1=4.5m受力土如下：PDD砼墊層qDqBD4.5 mB圖 4鋼板樁上 B 點的主動土壓力強度為：P B= HK a： 粘性土容重， =18 KN/m 3;H：主動土壓高度，H= h2+h3 =3mK a：主動土壓力系數(shù)，為0.568，K a=tg 2（45。 -/2），內(nèi)摩擦角 =16。則： P B=30.7 KN/m 2;分布在 1 延米 (2.5 塊)鋼板樁上的壓力為:qB=1* P B=30.7 KN/ m;

9、同理： qD =76.7 KN/ m;圖 4 受力情況又可分解如下：qD- qBqBD1B D2B圖 5情況 1：在 x=3l/8 處，板樁的彎矩最大Mmax1=9（ qD- qB ）L 2/128=109.2 KN.m情況 2: 在 x=0.447l 處，板樁的彎矩最大Mmax2=0.02989q BL 2=27.8 KN.mBD 段的鋼板樁所受的最大彎矩小于:Mmax1+ Mmax2=137 KN.m拉森型鋼板樁1 米寬截面抵抗矩為2037cm3,則最大抗壓強度為 : = MmaxCE/W=137KN.m/2037cm3=67.3 Mpa =170 Mpa安全2、B點橫梁（縱橋向19.5m

10、）及支撐（橫橋向16.5m）驗算 橫梁驗算B 點橫梁承受一半AB 與 BD 段的土壓力強度 :qB =* K a*H B* （ h2+h1）/2： 粘性土容重， =18 KN/m 3;K a：土的壓力系數(shù)，為0.568，K a=tg2（45。-/2），內(nèi)摩擦角=16。HB ：橫梁距基坑頂?shù)木嚯x，為：h2+h3=3m；H2： AB 點間距，為 2.1m；H1： BD 點間距，為 4.5m；則 qB=101.2 KN/mB 橫梁上的支撐最大水平間距為5m，相鄰跨間距為2.5m，按三跨不等跨計算偏于安全，則橫梁上最大彎矩為：Mmax= 0.219× qB*2.5 2=138.5 KN.mW

11、= Mmax/ W ：橫梁的截面抵抗矩； ：A3 鋼的容許抗彎強度，為 170Mpa；則： W=814.8 cm3橫梁選用 I36a 工字鋼， W=875 cm 3814.8cm3可以支撐驗算支撐最大水平間距為5m，相鄰跨為2.5m，則每根支撐上的軸向壓力為：RB = qB * （ 5+2.5）/2=379.5 KN擬采用 232b 槽鋼長細比： =l/Il：支撐長度，取1600 cm；i：支撐回轉(zhuǎn)半徑，i=12.11cm； =132.1，由結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范查得穩(wěn)定系數(shù)為： =0.372支撐容許抗壓強度為：=N/ *AN：支撐的軸向壓力，N= R B=379.5 KN ；A ：支撐的截面積，A=2

12、A 32b=2×54.9=109. 8 cm2； =34.5 Mpa =140 Mpa可以3、A 點橫梁（縱橋向 19.5m）及支撐（橫橋向16.5m）驗算 橫梁驗算A 點橫梁承受一半AB 與全部 h3 段的土壓力強度 :qA =* K a*H A *h2/2+ * K a*H A *h3： 粘性土容重， =18 KN/m 3;K a：土的壓力系數(shù)，為0.568，K a=tg2（45。-/2），內(nèi)摩擦角=16。HA ：橫梁距基坑頂?shù)木嚯x，為：h3=0.9m；h2：AB 點間距，為2.1m；h3：A 點距基坑頂?shù)木嚯x，為0.9m；則 qA=17.9 KN/mA 橫梁上的支撐最大水平間距

13、為5m，相鄰跨間距為2.5m，按三跨不等跨連續(xù)梁計算偏于安全，則橫梁上最大彎矩為：Mmax=0.219 ×qA *2.5 2=24.5 KN.mW= Mmax/ W ：橫梁的截面抵抗矩； ：A3 鋼的容許抗彎強度，為170Mpa；則： W=144.1 cm3橫梁選用 I18 工字鋼， W=185.4 cm3144.1 cm3可以支撐驗算支撐水平間距為2.5m+5m+2.5m ，則支撐上的最大軸向壓力為：RA = qA * （5+2.5） /2=67.1 KN擬采用 32b 槽鋼長細比： =l/Il：支撐長度，取1650 cm；i：支撐回轉(zhuǎn)半徑，i=12.11cm； =132.2，由結(jié)

14、構(gòu)設(shè)計規(guī)范查得穩(wěn)定系數(shù)為： =0.372支撐容許抗壓強度為：=N/ *AN：支撐的軸向壓力， N= R A =67.1 KN ； A ：支撐的截面積， A=A 32b =54.9 cm2； =32.8 Mpa =145 Mpa可以三、橫橋向（ 16.5m 方向）橫梁及角撐驗算1、A點橫梁（橫橋向16.5m）及角撐驗算225 1 300 2 橫梁驗算19.5m 330 =34.2。由二中的 3 知 A 點橫梁承受的土壓力強度 :330=38.7。qA= qA=17.9 KN/m圖 6A 橫梁上的角撐水平間距為3.3m，按簡支梁計算偏于安全，則橫梁上最大彎矩為：Mmax= q A *l 2/8=2

15、4.4 KN.mW= Mmax/ W ：橫梁的截面抵抗矩； ：A3 鋼的容許抗壓強度，為145Mpa；則： W=168.3 cm3橫梁選用 I18 工字鋼， W=185.4 cm3138.6 cm3可以角撐驗算角撐水平間距為3.3m，則每根角撐上的軸向壓力為：RA1= qA *3.3/cos =97.35 KN擬采用 20b 槽鋼長細比： =l/Il ：角撐長度， l=2252+3302=399.4cm；i：角撐回轉(zhuǎn)半徑，i=7.64cm； =52.3，屬于短粗桿 ,不必進行穩(wěn)定驗算角撐容許抗壓強度為： =N/ AN：角撐的軸向壓力， N= R A1 =97.35 KN ； A ：角撐的截面積

16、， A=A 20b =32.83 cm2； =29.7 Mpa =140 Mpa可以RA2= qA *3.3/cos =103.2 KN擬采用 20b 槽鋼長細比： =l/Il ：角撐長度， l=(225+300)2+(330+330)2=843.3cm；i：角撐回轉(zhuǎn)半徑，i=7.64cm； =110，由結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范查得穩(wěn)定系數(shù)為： =0.469角撐容許抗壓強度為：=N/ AN：角撐的軸向壓力，N= R A2 =103.2 KN ；A ：角撐的截面積，A=A 20b =32.83 cm2； =54.8 Mpa =140 Mpa可以2、B點橫梁（橫橋向16.5m）及角撐驗算 橫梁驗算由二中的 2

17、 知 B點橫梁承受的土壓力強度:qB= qB =101.2 KN/mB 橫梁上的角撐水平間距為3.3m，按簡支梁計算偏于安全，則橫梁上最大彎矩為：Mmax= q B*l 2/8=137.8 KN.mW= Mmax/ W ：橫梁的截面抵抗矩； ：A3 鋼的容許抗壓強度，為140Mpa；則： W=984.2 cm3橫梁選用 I40b 工字鋼， W=1139.0 cm3 984.2 cm3可以角撐驗算角撐水平間距為3.3m，則每根角撐上的軸向壓力為：RB1= qB*3.3/cos =403.8 KN擬采用 32b 槽鋼長細比： =l/Il ：角撐長度， l=2252+3302=399.4cm；i：角

18、撐回轉(zhuǎn)半徑，i=12.11cm； =33，屬于短粗桿 ,不必進行穩(wěn)定驗算角撐容許抗壓強度為： =N/ AN：角撐的軸向壓力， N= R B1=403.8 KN ；A ：角撐的截面積，A=A 32b =32.83 cm2； =73.6 Mpa =140 Mpa可以RB2= qB*3.3/cos =427.9 KN擬采用 32b 槽鋼長細比： =l/Il ：角撐長度， l=(225+300)2+(330+330)2=843.3cm；i：角撐回轉(zhuǎn)半徑，i=12.11cm； =69.6，由結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范查得穩(wěn)定系數(shù)為： =0.731角撐容許抗壓強度為：=N/ AN：角撐的軸向壓力， N= R B2=42

19、7.9 KN ； A ：角撐的截面積， A=A 32b =32.83 cm2； =106.6 Mpa=140 Mpa可以3、C點橫梁（橫橋向16.5m）及角撐驗算 橫梁驗算由一中的 3 知 C點橫梁承受的土壓力強度:qC= qC=292.7 KN/mC橫梁上的角撐水平間距為3.3m，按三等跨連續(xù)梁計算，則橫梁上最大彎矩為：Mmax= q C*l 2*K m=263.43 KN.mK m 為彎距系數(shù)取0.1W= Mmax/ W ：橫梁的截面抵抗矩； ：A3 鋼的容許抗壓強度，為140Mpa；則： W=2276.8 cm3橫梁選用 I56a 工字鋼， W=2342.31 cm32276.8 cm3

20、可以角撐驗算角撐水平間距為3.3m，則每根角撐上的軸向壓力為：RC1= qC*3.3/cos =1167.8 KN擬采用 240b 槽鋼長細比： =l/Il ：角撐長度， l=2252+3302=399.4 cm；i：角撐回轉(zhuǎn)半徑，i=14.71 cm； =27.2，屬于短粗桿 ,不必進行穩(wěn)定驗算角撐容許抗壓強度為： =N/ AN：角撐的軸向壓力， N= R C1=1167.8 KN ； A ：角撐的截面積， A=2A 40c=182.08 cm2； =64.1 Mpa =140 Mpa可以RC2= qC*3.3/cos =1237.7 KN擬采用 40c 槽鋼長細比： =l/Il ：角撐長度， l=(225+300)2+(330+3