橋梁承臺基坑拉森鋼板樁支護計算書

橋梁承臺基坑拉森鋼板樁支護計算書1Pm5#、Pm6#主墩承臺支護設(shè)計概述圍堰主墩5#、6#采取鋼板樁圍堰作為承臺開挖支護形式。5#、6#主墩承臺尺寸為7.0x11.8x2.5m，承臺頂面標高-0.9m，承臺底面標高為-3.4m。承臺底部設(shè)50cm厚封底混凝土，封底混凝土底面標高為-3.9。樂平涌主墩位置靠近岸邊，因此采用填土筑島形成主墩的施工作業(yè)場地，在進行承臺施工時，將原筑島頂面在承臺施工區(qū)域挖低至+3.0m，鋼板樁頂面標高即設(shè)為+3.0m。鋼板樁采用FSP-IV型，長度12m，樁頂標高設(shè)為+3.0m，樁底標高為-9.0m°5#、6#主墩基坑圍堰內(nèi)均設(shè)置1道內(nèi)支撐，設(shè)置標高為+0.0m。最高水位取+2.5m。2計算依據(jù)2.1《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTG/TF50-2011》；2.2《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范JTJ025-86》；2.3《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程JGJ120-99》；2.4《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003》。3主要構(gòu)件計算參數(shù)截面積A=HL4cm‘；每米重量87r45k^''m；I截面特性：1,=33759cm。Wx=1500.4ans；￡=8町劇也七8二13.3mmn上述型鋼材料均采用Q23L彈性模量4206x103購，其強度設(shè)計值為:抗拉、抗壓和抗彎f=215Ng?？辜?；=125困7胸妒3.2鋼板樁采用FSP-IV型鋼板樁，其截面模量W=2270cm3/m。允許應(yīng)力取170MPa。4主要荷載取值4.1土壓力按地質(zhì)報告提供的各土層土力參數(shù)計算。4.2荷載分項系數(shù)結(jié)構(gòu)自重及土壓力荷載分項系數(shù)均取1.2。5、Pm5、Pm6#主墩承臺基坑鋼板樁圍堰計算5.1、鋼板樁計算5.1.1計算工況及計算方法鋼板樁計算共分為3個工況:工況1：將基坑筑島面開挖至樁頂以下3m（+0.0m），按懸臂狀態(tài)計算鋼板樁受力；此工況采用靜力平衡法進行鋼板樁圍堰受力計算。工況2：安裝第一道支撐，承臺基坑開挖至樁頂以下6.9m，按單支點計算鋼板樁受力；此工況采用等值梁法進行鋼板樁圍堰受力計算。工況3：澆筑封底混凝土，進行承臺施工，待承臺施工完畢后，回填基坑至承臺頂面，拆除內(nèi)支撐系統(tǒng)，按照懸臂狀態(tài)計算鋼板樁受力。此工況采用靜力平衡法進行鋼板樁圍堰受力計算。5.1.2計算參數(shù)及土壓力分布5.1.2.1筑島土采用黏土，內(nèi)摩擦帶口二10、粘聚力c=13r3kPaj=虹（療-；）=0.704;^?=『（任+：）=1』九墻前被動土壓力增大系數(shù)K二12土壓力按照水土合算進行計算。5.1.2.2鋼板樁頂標高+3.5m；計算水位取+2.5m。5.1.2.3該處河床面標高為-1.0m，河床以下為中砂，內(nèi)摩擦角.邕=^\45n--|）=0.271;今二廷氣4歲+§=3.5*土壓力按水土分算進行計算。5.1.2.4水土側(cè)壓力強度計算如下：（1）工況1:圍堰外側(cè)水土壓力（主動）：?+3j0=-23\2kPa\?+]]]=OkPc?,財口二弩住*頑二14E5疫W氣m+=4^13^0.704-23；2.=27.5^;3.=(13^0.5+3:5^8.)^0.271+3.5^10=4.如;七39=(1&木01.5+84招.尸6”1+&4木10=迎國.圍堰內(nèi)側(cè)土壓力(被動)：財口=2*1丞8*"1.42*12=36^Pa;=18^1.42*1-.2+36=§&7妲切;頊_=8章3,69吃+1。*1=69料，（2）工況2：圍堰外側(cè)水土壓力（主動）：?+30=-23.2kPa,G_|_]]T=YP；=3^18*0.704-2*13.5*^-704=14.85^'氣卬+=4^13^0.704-23:2=27.5^;<1D_=+買5布費*。.而H+3.5^10=Ag二;久邪=（1g木Q.5+84招.）.的:；”1+&4木10=&0圍堰內(nèi)側(cè)土壓力（被動土壓力）：e_mo=Uall-lz??_90=3：+：5.1+：3.69：+：-2+5.1-*10-=352^?（3）工況3：圍堰外側(cè)水土壓力（主動）：%引=-混:派P伐;昌十奇=OfcPa;F=3^13^0.704-2勺3.8求=14.85^；<1D+=4^13^0.704-2X2=27.5^,5.1.3工況1鋼板樁計算（靜力平衡法）1（0懸臂式支護結(jié)構(gòu)嵌固深度設(shè)苛直為應(yīng)滿足下式：為￡%一U/也￡E」0（規(guī)范4_1.1-1式）將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得：36*1*8.5+（66.7-36）*0.5*1*（8+1/3）+69*8*4+（621.3-69）*0.5*8*8/3-1.2*1.0*[27.5*0.5*2.17*（2.17/3+8）+45*8*4+（142-45）*0.5*8*8/3]=8533-1.2*2513=5517〉0,滿足上式，說明鋼板樁的嵌固深度滿足規(guī)范要求。（2）求鋼板樁剪力為零的位置設(shè)剪力零點在+0.00下x，則有：36*x+0.5*30.7*x=14.85*0.5*1.17+14.85*x+12.65*0.5*x得x=0.287m。（3）計算最大彎矩Mmax=0.5*18.48*1.457*1.457/3-36*0.287*0.5*0.287-8.81*0.287*0.287/3=4.81kN.m。（4）鋼板樁強度驗算I二*闞=4.81x1000/（0.7x2037）=3.37MPa<[f]=170MPa上式中夕為銅板樁截面模量折減系數(shù)，取0.?;鋼板樁截面模量7=2037cm3滿足要求。5.1.4工況2鋼板樁計算（等值梁法）5.1.4.1反彎點位置計算將作用于鋼板樁上土壓力強度等于零的點作為反彎點位置，計算其離基坑開挖面的距離y。分工況進行計算。so.In4Imd&x(3.6Qxl-0271)5-L4.2最大穹矩和支點反力工和耳的計算耽拒宛m按筒支梁進行計算，分工況進行，各工況計尊筒圖如下:(3)8000頃(3)8000頃川汩林=207,okN*mtT=13洗*；月f做D取鋼板樁所受最大穹矩迸行強度檢算」=^￡^=207,夜1000/《0,7艘270）二130.6冊應(yīng)［曰二170MP&上式中月為鋼板樁截面模量折減系數(shù)’取0.J鋼板樁截面模量W=2270cm\5.1.4.3鋼板樁最小入土深度工況2最不利，因此僅對工況2進行銅板樁樁最小入土深度進行檢算玲=.+*丈根據(jù)巳和墻前被動土壓力對板樁底端的力矩相等的原理求得，即蘭"=y(KK廠5將丹=136kN代入上式，得:x=3.1m則玨=J+x=L,4+3.7^5-lnu主墩鋼板樁圍堰入土深度為5.1m，基本滿足計算要求。5.1.5工況3鋼板樁計算(靜力平衡法)(1)計算最大彎矩Mmax=O.5*27.冊217*2.17/3=21.58k§.m0)鋼板樁強度驗算^=^=21.58x1000/(0.7x2037)=13.5MPa<：f]=170MPa上式中$為鋼板樁截面模量折減系數(shù)，取0.7;鋼板樁截面模量ff=2037cm\滿足要求=5.2、圍堰內(nèi)支撐計算5.2.1圍堰第一層內(nèi)支撐計算鋼板樁圍堰腰梁及內(nèi)支撐桿均采用2I45b，其最大受力為131kN/m，乘以1.2的荷載系數(shù)后為：157kN/m。

5.2.1.1受力簡圖其計算簡圖如下:5.2.1.2荷載分析根據(jù)前述計算，鋼板樁腰梁最大受力為131kN/m。乘以1.2的荷載系數(shù)后為p=1.2*131=157.2kN/m。5.2.1.3內(nèi)力計算彎矩圖：-21.CO(1?！?25)上i-T~rTTrT^L_■：｝.__案芝】N；藐搭.展二部"kq或遂鼠▲—，4J.=」T7_-_5*3.J-r206.55(32)-1S.22?(14)21.0Q-21.-r-：-剪力圖:104%與g⑴國1心T-30E.72-ifc.05(25)Cio)^hj2-24T^p\Pi?〉u>y⑵-歸no軸力圖:5.2.1.4腰梁計算腰梁所受最大彎矩值Minax=266.6fcV?w；最大駒力值gmax=308.7kX；軸力Xmax=703.4kN（壓力"娘梁為2145bT字鋼，2*I45b計算參數(shù)如下：截面積A=2*lll,4cnr；每米重量2*87,45kg/m；截面特性：L=2*33759cm4：W=2*1500.4an3；Sx=2*887.1cm3,d-2*13.5mm0強度計算，v—=3L6AZPa</=215A/P［渭足°AW云=98&HP"</=2\SXIPa.滿足，VA/^-4-^-=31.64-98-8=120.4A/PCT</=215Ag滿足°S=華=30.8MPa</.=125?ii足，*Jb二3「?=131.7MPq<f=215MPa,^足=總穩(wěn)定性計算，取最不利桿件進行計算：則M=139《V?m：N=482kNo計算公式：式中M為構(gòu)件中部"3長度范圍為最大計算穹矩，M二136kN?mA為軸心受壓桿件的縱向彎有系數(shù)，構(gòu)件力=如=271/17.41=16查表得4=0.9。的為構(gòu)件只在一個主平面受彎時的縱向彎曲系藪，根據(jù)&查表求得。查表得念=0.9因為土=21.57A/P^<0.15”=29MPa,取〃=1.0只m綜合以上:四+0一.竺21一6+業(yè)'”磚？孔網(wǎng)電1B0.9=68.<4/=。.注913=193.對汗％滿足均在允許應(yīng)力范圍內(nèi)，安全。5.2.1.5斜撐計算斜撐桿均采用245b，其截面積A=2*111.4cm2。1=17.4It;故;匚.=8.1短斜撐=2.5mf長斜撐琮=魏3瑚爨^=：250/8.11=31?^=75查表得：由1二。.免2；如二07%短斜撐所受最大軸力N1max=574kN，長斜撐N2max=312kN短斜撐：-^―=iiMPa<,./二五15歸如，滿足腐14長斜撐：=105炒據(jù)</=2\5MFar滿足如凡滿足要求。5.2.1.6中直撐計算中直撐桿采用2I45b，其截面積A=2*111.4cm2。=17.4=8,Ik尚中直撐桿上=&9浦，,^-S95,yS.ll=lias：:查表得；護0,493中支撐桿所受最大軸力Nmax=617.3kN—=56.2MPacJ二215也P&滿足滿足要求。5.3、抗?jié)B流穩(wěn)定性計算K_y__尸W+戒)_頃1.5+5.1)+1%。.5給yvh10^5-9基本滿足抗?jié)B流穩(wěn)定性要求。5.4、基坑抗隆起穩(wěn)定性計算K_的砰+現(xiàn)芯低_翌（*十為）+[式中：的=\8kN｛赫,。=5.咯=武皿*taii^矽+馬=踣曷;■7=。,扁=6.9酬將上述代入公式可得:艮_.月耳十'峻_1整5.1羽3游,「腿-泌+￡)+g—18*(89+5.1)+0-村基坑不會隆起。6、承臺模板受力計算承臺及系梁采用大塊鋼模板，模板標準尺寸為1.5X1.2m，面板厚4mm，模板背部設(shè)置縱、橫向加勁肋，鋼模板上的每條橫肋均為一整塊的鋼板制作而成，縱向加勁肋與橫肋T型焊縫連接，角焊縫按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要求進行連接。加勁肋肋高6cm，厚6mm，縱、橫向間距均為30cm。模板面上均勻設(shè)置對拉螺栓孔，孔間距為50*75cm。邊肋每15cm等距均勻設(shè)置一個銷釘螺栓孔，螺栓孔孔徑為18*20mm，銷釘螺栓孔上穿M16螺栓，將相鄰鋼模板連接緊密。模板背面采用10*10cm的木枋做縱向主梁，木枋間距為50cm。支撐在主梁上的橫肋采用厚3.5mm巾48mm雙鋼管，排距75cm，對拉螺桿間距50*75cm，采用M16螺桿。單塊模板大樣及模板安裝如后頁附圖所示：

zrTI。*10zrTI。*10cm木柘MIE皿曲桿6.1荷載計算Pmax為砼澆筑時的側(cè)壓力，T為拉桿承受的拉力。砼澆筑速度v按1.0m/h，初凝時間按5h計。（1）砼振搗對模板產(chǎn)生的荷載標準值P4=4kPa。（2）砼澆筑時的側(cè)壓力P5根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》實施手冊P74（人民交通出版社出版，田克平主編）進行計算：Pmax=0.22t0K1K2V1/2=0.22*24*5.0*1.2*1.15*1.01/2=36.43KN/m2Pmax=yXH=24*2.5=60KN/m2P5取兩者較小值，故最大側(cè)壓力為36.43KN/m2有效壓頭高度為：h=Pmax/y=36.43/24=1.52m。（3）P4的荷載分項系數(shù)二1.4；P5的荷載分項系數(shù)二1.2（4）驗算荷載組合：q1二4*1.4+36.43*1.2=49.32KN/m2（驗算強度）q2=36.43*1.2=43.72KN/m2（驗算剛度）6.2鋼面板驗算（1）強度驗算：按雙向板進行計算，最大彎矩Mmax=xqL2=0.0368*49.32*0.3*0.3"2=0.049kN?mx—雙向板的板中心彎矩系數(shù)，《簡明施工計算手冊》按四邊簡支板的條件，查得：x=0.0368omax=Mmax/Wx=0.049*10"6/（300*4"2/6）=61.25Mpa<[o]=215Mpa（2）撓度計算：fmax二Kf*P*L"4/B0Kfmax—最大撓度系數(shù)，《簡明施工計算手冊》按四邊簡支板的條件，查得：Kfmax=0.00406。B0—板的鋼度，B0=E*h"2/12/(1-v"2)=200*10"9*0.004"3/12/(1-0.3"2)二1172其中：h為鋼板厚度，E為鋼材的彈性模量，V為鋼板的泊松系fmax=Kf*P*LW/B0=0.00406*43.72*0.3*0.3W/1172=0.37mmfmax<[f]=300/400=0.75mm（3）結(jié)論：經(jīng)以上計算，鋼模板的面板設(shè)置符合要求。6.3驗算鋼模板縱、橫向加勁肋鋼模板上的每條橫肋均為一整塊的鋼板制作而成，縱向加勁肋與橫肋T型焊縫連接，角焊縫按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要求進行連接?？v、橫向加勁肋肋高6cm，厚6mm，縱橫向間距均為30cm，承受面板傳遞過來的荷載。（1）承受的最大彎矩：按簡支梁計算，肋跨徑0.3m橫向最大彎矩Mmax=qL2/8=49.32**0.3*0.3"2/8=0.17kN?mmax二Mmax/Wx=0.17*10"6/(6*60"2/6)=47.22Mpa<[o]=215Mpa（2）變形驗算：按簡支梁計算，肋跨徑0.3m撓度：f=5qL4/384EI=5*43.72*300*300^4/(384*2*10^5*6*60^3/12)=0.064mmf<[f]=300/400=0.75mmE為材料的彈性模量，取值：2*10"5N/mm2,I為材料的截面慣矩：I=bh"3/12（3）驗算加勁肋的構(gòu)造要求：肋高：h=60NL/30+40=50mm肋厚：ts=6Nh/15=4mm（4）結(jié)論：經(jīng)以上計算，鋼模板的縱、橫向加勁肋設(shè)置符合要求。6.4模板豎向主梁強度與撓度計算模板妥向主冤為木將.木撈間距3臨支承在主梁的橫脅間鹿LH5負.驗算時按三等跨計尊轂大變矩、技度、同時考慮鋼模板縱向加勁肋的作用'酸側(cè)壓力按均南荷轂皿考慮：■100統(tǒng)。0頌距序.本洛截面百汛4=LOOCD沖履，栽百慣性矩￡=83333e*@3S枷fV*截而最小抵抗矩IV=16&67m?=L&虹0誓，抗弩強度設(shè)計值[同=13JfPa,裨性?，撊镋i^+io-^pa.（1）最大考矩：也探次5LL%10=0.0辟49.3?*0代和?無Wt.ILkX,也一購布荷莪F的三萼躇梁的跨中最大彎逝系數(shù)，查表得，淬，疔°餡〔2）抗葺強度瞼算匕方木W(wǎng)=l.67*103m：。=^4=1.11/1.67*10x-4=o.35（：.lpa>（3）撓度髓算：f=kj）*qL''10OEI=0.677*43.72W.5*0.75410Q由*uf9飩.33￥L『）=0.629mn查表得tK^O.677^<[f]=750/400=I.狷皿（41始論：10*10cm木枯液豎向主梁.間aOctn,其境莒及撓度變形符臺要求.6.5支承在豎向主梁上的橫肋驗算橫山采用厚3-3而11的巽皿雙排鋼管-排E3為拉桿「①覆5。5「硅便：壓力按集中荷載我慮’由牯灼一5鋼管截面面^A=489mm2,截而慣性矩1=12,19cm4-截面最小抵抗是*=5.08cmL抗彎強度沒i十值[o]=NOSMPe謹性?；嗜鯙镋=?*】說而3°（1）最大彎逝：瞄廈二恥云“0_1