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1、目錄1設計資料12鋼板樁入土深度計算12.1內力計算12.2入土深度計算23鋼板樁穩定性檢算33.1管涌檢算33.2基坑底部隆起驗算44圍囹檢算54.1工況分析與計算54.1.1工況一54.1.2工況二64.1.3工況三74.1.4工況四84.1.5工況五94.1.6工況七114.1.7工況八124.1.8工況九134.2圍囹計算144.2.1頂層圍囹154.2.2第一層圍囹164.2.3第二層圍囹174.2.4第三層圍囹174.2.5第四層圍囹185對撐和斜撐檢算19河特大橋連續梁主墩承臺鋼板樁圍堰施工計算書1設計資料(1)樁頂高程H1：8.0m，汛期施工水位：7.0m。(2)地面標高H0：2、8m；基坑底標高H3：-1.54m；開挖深度H：9.54m。(3)封底混凝土采用C30混凝土，封底厚度為1m。(3)坑內、外土的天然容重加權平均值、均為：18.9KN/m3；內摩擦角加權平均值；粘聚力C：24KPa。(4)地面超載：按70噸考慮，換算后為10KN/m2。(5)鋼板樁采用國產拉森鋼板樁，選用鞍IV型（新）（見施工計算手冊中國建筑工業出版社P290頁）鋼板樁參數 A=98.70cm2，W=2043cm3，=200Mpa，樁長18m。2鋼板樁入土深度計算2.1內力計算(1)作用在鋼板樁上的土壓力強度及壓力分部見圖2.1根據簡明施工計算手冊中國建筑工業出版社，P284頁(5-89、5-3、90）公式得：鋼板樁均布荷載換算土高度：(2)支撐層數及間距按等彎矩布置確定各層支撐的間距,則拉森型鋼板樁頂部懸臂端的最大允許跨度，根據簡明施工計算手冊中國建筑工業出版社，P284頁(5-96）公式得：=2940mm=2.9mh1=1.11h=1.11*2.9=3.2mh2=0.88h=0.88*2.9=2.6mh3=0.77h=0.77*2.9=2.2m根據施工需要調整支撐布置h1=2.1m，h2=2.1m，h3=1.6層數為3層。受力簡圖見圖2.1圖2.1 鋼板樁受力簡圖2.2入土深度計算用盾恩近似法計算鋼板樁入土深度主動土壓力系數，被動土壓力系數從上可知：、圖2.2 鋼板樁計算簡圖根據假4、定作用在鋼板樁AB段上的荷載ABCD，一半傳至A點上，另一半由坑底土壓力EBF承受，由圖2.2所示，幾何關系根據簡明施工計算手冊中國建筑工業出版社，P288頁(5-99）公式得： 根據入土部分的固定點，被動土壓力合力作用點在離坑底處，所以鋼板樁最下面一跨的跨度為0.84+4.012=4.852m處。故鋼板樁的總長度至少為,即鋼板樁長度為15.563m，入土深度為6.032m時能保證樁體本身的穩定性，選用18m鋼板樁，實際入土深度為8.46m。3鋼板樁穩定性檢算3.1管涌檢算 管涌的原因主要收水的作用影響，計算時考慮有水一側，基坑抽水后水頭差為h1=8.54m，入土深度h2=x，最短的滲流途徑如5、圖2-1所示為h1+h22，不產生管涌的安全條件，根據根據簡明施工計算手冊中國建筑工業出版社，P284頁(5-107）公式得： 式中為安全系數取1.7；水容重取；土的浮容重為；水力梯度；計算得時，不會發生管涌。所需樁長選用18m鋼板樁，則入土深度為8.46，反算抗管涌安全系數,不會發生管涌。3.2基坑底部隆起驗算基底抗隆起穩定性分析采用,，抗隆驗算方法。根據基礎工程中國建筑工業出版社P308頁（8-30）公式：、安全系數=5.69=13.78=3.541.7即鋼板樁打入深度8.46m，地基土穩定，不會發生隆起。4圍囹檢算4.1工況分析與計算 工況分析模型加載力按照主動土壓力強度，被動土壓力強度6、4.1.1工況一 參照簡明施工計算手冊中國建筑工業出版社P284,施作樁頂圍囹和支撐后,開挖基坑至+4.6m，即3.4m深，未安裝第一道支撐前，鋼板樁為頂部簡支的單錨淺埋板，則支撐受力為。假定鋼板樁所需入土深度為t，為使鋼板樁保持穩定，在鋼板樁頂部力矩應等于零因此最小入土深度因此剪力為零的點據支撐點的距離取K=1.53，h=0.84m。故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.2工況二安裝好第一道支撐，開挖至標高+2.5，即5.5m深，第二道支撐沒有施作。此時鋼板樁可看作為在樁頂和第一道支撐處簡支，基坑以下2m處固結的連續梁結構。則建模如下：受力布置圖(KN/m）剪力圖（KN）彎矩圖（KNm）計算7、得鋼板樁：、，最大支撐反力104.82KN。作用在第一層圍囹和支撐處。則此時鋼板樁的應力為故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.3工況三 安裝好第二道支撐，繼續開挖至標高+0.4m處，即基坑7.6m深，此時鋼板樁可看作為在樁頂、第一和第二道支撐處簡支，在基底以下2m處固結的連續梁結構，則建模如下：受力布置圖(KN/m）剪力圖（KN）彎矩圖（KNm）計算得鋼板樁：、，最大支撐反力161.45KN。作用在第二層圍囹和支撐處。則此時鋼板樁的應力為故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.4工況四安裝好第三道支撐，繼續開挖至基坑底，底標高-1.54m處，即基坑9.54m深，此時鋼板樁可看作為在樁頂、第一道8、第二道和第三道支撐處簡支，在基底以下2m處固結的連續梁結構，則建模如下：受力布置圖(KN/m）剪力圖（KN）彎矩圖（KNm）計算得鋼板樁：、，最大支撐反力223.79KN。作用在第三層圍囹和支撐處。則此時鋼板樁的應力為故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.5工況五安裝好第四道圍囹和支撐，繼續開挖至封底混凝土底面，即標高為-2.54m，此時鋼板樁可看做為在樁頂、第一道到第四道支撐處簡支，在基底以下2m處固結的連續梁結構，則建模如下：受力布置圖(KN/m）剪力圖（KN）彎矩圖（KNm）計算得鋼板樁：、，最大支撐反力228.10KN。作用在第四層圍囹和支撐處。則此時鋼板樁的應力為故此工況下鋼板樁能9、夠滿足要求。4.1.6工況六安裝好第四道支撐，清基，灌注封底混凝土，待強度達到設計要求后，封底混凝土作為第一道支撐，拆除第四道支撐和圍囹，拆除第三道支撐，圍囹保留，此時鋼板樁可視為在樁頂、第一道、第二道支撐和第三道圍囹處簡支，封底混凝土頂固結的連續梁結構，則建模如下：受力布置圖(KN/m）剪力圖（KN）彎矩圖（KNm）計算得鋼板樁：、，第三層最大反力為155.351KN，作用在第三層圍囹處、第二層支撐最大反力160.007KN作用在第二層圍囹和支撐處。則此時鋼板樁的應力為故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。封底混凝土需要的強度、假設是支撐，則面積。4.1.6工況七 第一層承臺施工完畢，拆模，養生至強10、度達到20Mpa以上時，恢復第三道支撐，臨時支撐在第一層承臺側壁上，拆除第二道支撐，圍囹保留。此時鋼板樁可視為在樁頂、第一道、第三道支撐和圍囹處簡支，在封底頂固結的連續梁，建模如下：受力布置圖(KN/m）剪力圖（KN）彎矩圖（KNm）計算得鋼板樁：、，第三層最大反力為227.21KN，作用在第三層支撐及圍囹處、第二層支撐最大反力101.21KN作用在第二層圍囹處。則此時鋼板樁的應力為故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.7工況八第二層承臺施工完畢，拆模，養生至強度達到20MPa以上時，恢復第二道支撐，臨時支撐在第二層承臺側壁上，拆除第三層圍囹和支撐，回填基坑至第二層圍囹底，拆除第二層圍囹和支撐11、，此時鋼板樁可視為樁頂、第一道支撐和圍囹處簡支，在原第二層圍囹以下2m處固結的連續梁結構，建模如下：受力布置圖(KN/m）剪力圖（KN）彎矩圖（KNm）計算得鋼板樁：、，第一層支撐最大反力97.84KN作用在第一層圍囹處。則此時鋼板樁的應力為故此工況下鋼板樁能夠滿足要求。4.1.8工況九第二道圍囹和支撐拆除后繼續回填至第一道圍囹和支撐處，拆除第一道圍囹和支撐，工況回到工況一，已經經過檢算鋼板樁能滿足受力要求。通過以上計算可知，在八種工況下采用IV型拉森鋼板樁受力均能滿足要求。4.2圍囹計算圍囹設四個腳撐和兩道對撐，結構如下圖圍囹及支撐結構圖（m）各工況下層圍囹受力情況如下表所示： 圍囹受力工況12、圍囹受力（KN/延米）頂層第一層第二層第三層第四層工況一40.3540000工況二8.76104.82000工況三9.469.88161.4500工況四13.2169.88101.21223.790工況五13.2169.88101.21126.61228.10工況六9.469.88160.007155.3510工況七9.499.24101.21227.210工況八7.5497.84000工況九40.3540000最大值40.354104.82161.45227.21228.104.2.1頂層圍囹 最大支撐反力40.354KN/m，即為作用在圍囹上的均布荷載順橋向圍囹建模平面如下：受力布置圖（K13、N/m）剪力圖(KN)彎矩圖（KNm） 圍囹受力：、，斜撐最大支撐反力為107.00KN橫橋向圍囹建模平面如下：受力布置圖（KN/m）剪力圖(KN)彎矩圖（KNm）圍囹受力：、，對撐最大支撐反力為134.18KN，斜撐最大支撐反力為85.60KN。圍囹所需截面：選用I40a工字鋼，,，故頂層圍囹采用I40a工字鋼能滿足受力要求。4.2.2第一層圍囹最大支撐反力104.82KN/延米，即為作用在圍囹上的均布荷載，建模與4.2.1相同，反力為4.2.1的104.82/40.35=2.59，故圍囹受力：、，對撐最大反力，斜撐最大支撐反力為。圍囹所需截面：選用I40a工字鋼，,，故頂層圍囹采用I40a14、工字鋼能滿足受力要求。4.2.3第二層圍囹 最大支撐反力161.45KN/延米，即為作用在圍囹上的均布荷載，建模與4.2.1相同，反力為4.2.1的161.45/40.35=4.001，故圍囹受力：圍囹受力：、，對撐最大反力，斜撐最大支撐反力為。圍囹所需截面：選用I50c工字鋼，,，故頂層圍囹采用I50c工字鋼能滿足受力要求。4.2.4第三層圍囹 最大支撐反力227.21KN/延米，即為作用在圍囹上的均布荷載，建模與4.2.1相同，反力為4.2.1的227.21/40.35=5.63，故圍囹受力：、，對撐最大反力，斜撐最大支撐反力為。圍囹所需截面：選用雙I50c工字鋼，,，故頂層圍囹采用I5015、c工字鋼能滿足受力要求。4.2.5第四層圍囹 最大支撐反力228.1KN/延米，即為作用在圍囹上的均布荷載，建模與4.2.1相同，反力為4.2.1的228.1/40.35=5.65，故圍囹受力：、，對撐最大反力，斜撐最大支撐反力為。圍囹所需截面：選用I50c工字鋼，,，故頂層圍囹采用I50c工字鋼能滿足受力要求。5對撐和斜撐檢算對撐和斜撐采用螺旋鋼管樁，各工況下斜撐和對撐受力情況如下表所示： 支撐受力支撐位置支撐受力頂層第一層第二層第三層第四層斜撐107278.2428.11602.41604.55對撐134.18348.81536.85755.43758.12最大值758.12對撐承受軸向力，最大為758.12KN，為對撐處，采用400鋼管，管壁厚，最長對撐。根據長細比，查鋼結構設計規范附表得穩定系數=0.43。自重彎矩滿足要求。綜上計算可知，采用拉森IV型鋼板樁作為基坑開挖防護結構，長18m，頂標高+8.0m，入土深度8.46m，頂層圍囹采用I40a工字鋼能滿足要求，第一層圍囹采用I40a工字鋼能滿足要求，第二層圍囹、第三層圍囹、第四層圍囹采用I50c均能滿足要求。對撐斜撐采用400螺旋鋼管，壁厚14mm鋼管能滿足要求。