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1、 武漢四環線漢江特大橋工程武漢四環線漢江特大橋工程 4#墩鋼板樁圍堰計算書墩鋼板樁圍堰計算書 計 算：復 核：項目負責人：室 主 任：總 工 程 師：中鐵大橋局股份有限公司設計分公司 第 1 本共 1 本，本冊計 11 頁 二一二年十二月 武漢四環線漢江特大橋 4#墩鋼板樁圍堰計算書 目目 錄錄 1 概述.1 2 計算依據.1 3 設計參數.2 4 鋼板樁圍堰計算.2 4.1.封底混凝土厚度計算.2 4.2.鋼板樁入土深度計算.3 4.3.鋼板樁強度計算.6 4.4.圈梁及內支撐計算.7 5 結論.9 武漢四環線特大橋 4#墩鋼板樁圍堰計算書 11 概述概述 武漢四環線特大橋主橋為（77+102、0+360+100+77）m 五跨一聯雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋。其中 4#墩為主塔墩，承臺平面尺寸為 85.5m29.5m，厚度為 6.0m。基礎采用樁基礎，樁基礎按嵌巖樁設計，承臺下設 50 根直徑 2.5m 的鉆孔灌注樁。鋼板樁圍堰施工方案如下：鋼板樁采用拉森型。在+23.5m 處設置一層圈梁，圈梁采用 2HM588300，內支撐采用6308 鋼管。承臺采用兩次澆筑施工，第一次澆筑高度 4m，第二次澆筑高度 2m，第一次承臺澆筑完成后，抄墊承臺及鋼板樁間隙，拆除圈梁。鋼板樁圍堰總體布置圖如下圖 1 所示。圖1.鋼板樁圍堰布置圖(mm)2 計算依據計算依據（1）鋼結構設計規范 （GB503、017-2003）；（2）公路橋涵設計通用規范 （JTG D60-2004）；（3）公路橋涵地基與基礎設計規范 （JTG D63-2007）；武漢四環線特大橋 4#墩鋼板樁圍堰計算書 2（4）武漢四環線漢江特大橋主體結構相關圖紙及項目部提供的技術資料。3 設計參數設計參數（1）鋼板樁采用 SKSP-型，材質 Q295，每 m 鋼板樁截面特性：W=2270cm3。（2）圈梁采用 2HM588300，內支撐采用6308，材質均為 Q235B。（3）水位：鋼板樁圍堰最大設防水位為+27.5m，最大抽水水位為+25.0m。（4）河床：標高+24.230m 考慮,4#墩承臺參數見表 1。（5）地質：圍堰4、土層參數根據項目部提供的技術資料，取值見表 2（6）封底：砼為 C25，厚度 2.0m。（7）材料性能：Q295 鋼板樁屈服強度：s295MPa。Q345B 鋼材容許應力：240MPa，140MPa。Q235B 鋼材容許應力：170MPa，100MPa。表1.4#墩承臺參數表（m）墩號 圍堰頂標高 承臺頂標高 承臺底標高 河床標高 4#+28.000+24.117+18.117+24.230 表2.土層參數表（m）土層名稱 土層頂 標高 土層底 標高 層高 容重（kN/m3）內摩擦角（）粘聚力（kPa）粘土+24.230+19.320 4.91 19 9.6 20.4 粉質粘土+19.32+15、1.32 8 19 5.5 25.1 淤泥質粉質粘土+11.32+2.32 9 18.3 4.8 7.9 4 鋼板樁圍堰計算鋼板樁圍堰計算 4.1.封底混凝土厚度計算封底混凝土厚度計算 4.1.1.圍堰封底抽水完成后，封底混凝土需承受水頭差引起的向上浮力，封底混凝土標號為 C25，其容重=24kN/m3，施工時清理基底保證封底混凝土厚度不小于 2.0m，取 1.7m 有效厚度混凝土計算。封底混凝土所受荷載：q=水h水砼h砼=10(25-18.117+1.7)-241.7=45.03kN/m2 4.1.2.按照四邊簡支板計算 武漢四環線特大橋 4#墩鋼板樁圍堰計算書 3Lx=6300mm，Ly=6、6300mm，Lx/Ly=1.0，查得：x=y=0.037,Mx=My=0.03745.036.32（1+1/6）=77.15kNm 取 b=1m 單寬進行驗算:Wx=bh2/6=0.48m3 max=Mx/Wx=77.15/0.48/1000=0.16MPa=0.50MPa。4.1.3.鋼護筒粘結力計算 圍堰封底投影面積：A=1992-(3.14/42.5250)=1746.7m2；封底混凝土重量：G=241746.71.7=71265.4kN；浮力：F 浮(25.0-18.117+1.7)101746.7149919.3kN；范圍內共有 50 根2.8m 樁，每根樁所承受的粘結力為：（147、9919.3-71265.4）/(3.142.51.750)117.9kPa200kPa。4.1.4.結論：2.0m 厚封底混凝土滿足受力要求。4.2.鋼板樁入土深度計算鋼板樁入土深度計算 4.1.1.取 1m 寬鋼板樁計算。圈梁及內支撐安裝完畢，圍堰內吸泥清淤完成，準備澆筑封底混凝土。受力示意圖如圖 2 所示。圖2.鋼板樁入土深度計算示意圖(mm)1、主被動土壓力系數見下表：表3.主被動土壓力系數 序號 土層名稱 主動土壓力系數(Ka)aK 被動土壓力系數(KP)pK 被動土壓力修正系數(K)1 粘土 0.71 0.85 1.40 1.18 1.2 2 粉質粘土 0.83 0.91 1.218、 1.1 1.2 3 淤泥質粉質粘土 0.85 0.92 1.18 1.09 1.2 2、用等值梁法計算樁的入土深度 武漢四環線特大橋 4#墩鋼板樁圍堰計算書 4計算鋼板樁上土壓力強度等于零的點離挖土面的距離 y，求得 y：+=+=ppaapa(2)()22290.838.113225.10.91225.11.21.191.21.2190.83+,滿足抗隆起穩定性要求。4.3.鋼板樁強度計算鋼板樁強度計算 采用 MIDAS2006 建立模型，荷載考慮土壓力，取 1m 寬鋼板樁建模計算，在圈梁處建立彈性支座（內支撐 SDx15kN/mm，彈性支撐參數根據內支撐平面模型加載后求得）。4.3.1.工9、況 1：開挖至標高+16.117m，施工水位+16.5m。反力圖(kN)彎矩圖(kN.m)變形圖(mm)圖6.工況 1 計算結果 圈梁處壓力為 53.4N/m，圍堰最大彎矩為 198.9kNm，最大變形 15.6mm。應力6198.9 10295116.8a0.75 22700001.2MP=。4.3.2.工況 2：封底抽水工況，抽水水位按標高 25m 考慮。武漢四環線特大橋 4#墩鋼板樁圍堰計算書 7 反力圖(kN)彎矩圖(kN.m)變形圖(mm)圖7.工況 2 計算結果 圈梁處壓力為 114kN/m，圍堰最大彎矩為 192kNm，最大變形 12.6mm。應力6192 10295113a0.10、75 22700001.2MP=。4.4.圈梁及內支撐計算圈梁及內支撐計算 根據計算，圈梁所受最大壓力為 114kN/m。圈梁及內支撐受力分析如下圖所示。圖8.內支撐模型圖 武漢四環線特大橋 4#墩鋼板樁圍堰計算書 8 圈梁組合應力 圈梁剪應力 內支撐鋼管組合應力 圖9.內支撐應力圖(MPa)圖10.內支撐變形(mm)武漢四環線特大橋 4#墩鋼板樁圍堰計算書 9圈梁最大組合應力為 105.2MPa170MPa，最大剪應力為 35.5MPa100MPa，內支撐平面最大變形為 5mm。6308 內支撐鋼管最大組合壓應力為 73MPa，10253/219=46.8，查得0.8705，73MPa0.8705170148MPa，滿足要求。5 結論結論 通過對 4#墩鋼板樁圍堰計算，圍堰各構件受力均能滿足要求！