容南特大桥6交底.docx

1、容南特大桥6交底容南特大桥 6#承台钢板桩围堰计算一、已知条件 :1、河流水文：最高水位 +4.336m （河流水文历史最高洪潮水位）最低水位+0.236m （设计最低通航水位）施工期间可能水位：最高水位 +3.78m （20年一遇洪水）最低水位 +0.8m （施工期间低潮水位）2、钢板桩围堰标高：+4.5m；承台底标高：-0.197m；承台高：4m；河床面标高：-5.5m。承台分层施工，第一次浇筑1.5m，第二次浇注2.5m。3、 围堰内填石粉按石粉挤密密度计算 填石粉重度取为 1 6kN/m3； 内摩擦角取为 20。4、 围堰内150cm厚C20封底混凝土。-5、 德图拉森a钢板桩参数：选

2、用 18m 钢板桩2川型 q=155kg/m ;1m 钢板桩：W=1363X 103mm3f= 1 80MPa 川 a型 q=143kg/m2;1m 钢板桩：W=1400X 103mm3f= 1 80MPa6、 桩入土深度内土工数据为：3淤泥：丫 =16.667 kN/m ; =9.7 ;粉砂：丫 =18.639 kN/m3; =31.4。计算时，根据施工工期安排， 承台施工工期在汛期， 所以，设计最低通航水位不可能出现，取+3.78m为最高水位，+0.8m为最低水位。、钢板桩平面布置如下图所示:1、 围堰周长：(1) 承台(不含橡胶护舷)平面尺寸：28.3 X 12.4m(2)橡胶护舷0.5

3、m+施工净宽1m=1.5m(3) 川钢板桩尺寸 h=124mm, b=400mm为施工方便，设置为矩形钢板桩围堰，尺寸为 31.6mX 15.6m川型钢板桩块数 2 (31.60 15.60)/0.4 =236块三、钢板桩两侧土压力计算：】一畑駅克或二恋 三 側苑械匚JJ-.: ：* . ./ . . . : J.：H-: -;总:.：?1 二 m丘、t - - 冷 1 j :：；/r A： J J ”，:各层土土工数据：填石粉：3丫 =16kN/m；=20;h=3.803m；淤泥:丫 =16.667 kN/m3; =9.7;h=2m;粉砂:丫 =18.639 kN/m3; =31.4;h=6

4、m。3=17.455kN/m=24.050围堰内侧加权平均为（一）、围堰内侧土压力计算:运动趋势，计算时，围堰内侧的主被动土压力强度均计算主动土压力系数2Ka= tg ( 4524.05)=0.4212 24 05 *被动土压力系数 Kp=tg (45 + . ) =2.3762假定150cm封底混凝土下填石粉面为围堰内水位线，计算时按浮容重计算。围堰内封底混凝土和承台在结构上构成一刚性扩大基础，为安全计，计算略去桩顶所 承受的新浇混凝土重量。在刚性扩大基础中，混凝土的容许刚性角按基础工程中常用基础材料的取值，刚 性角a=40 在封底混凝土底面，由新浇承台荷载影响距承台边缘的距离为：L=HX

5、tg40 =1.5mX tg40 =1.26m承台边缘离钢板桩中心的距离为1.6m，填石粉顶荷载取新浇承台荷载影响范围内的荷 载集度(偏于安全)第一次浇筑的混凝土和封底混凝土对填石粉顶产生的荷载集度为：(12.4 1.26 2) 1Q=佗45 1(佗426 2)5 1 24 =65.92kN/ m2此均布荷载换算为当量土层高度为:填石粉顶侧压力强度为：主动土压力强度计算：2Pa=Y HKa=17.455 X 3.78X 0.421=27.778kN/ m被动土压力强度计算：2Pa=Y HKp=17.455 X 3.78X 2.376=156.768kN/ m2钢板桩底主动土压力强度为Pa=Y

6、HKa+ 丫 HKa+ 丫 H 水2 =7.455X 11.803X 0.421+17.455X 3.78X 0.421+10X 11.803=182.852kN/ m钢板桩底被动土压力强度为Pa=Y HKp+ 丫 HKp+ 丫 H 水2=7.455X 11.803X 2.376+17.455X 3.78X 2.376+10X 11.803=483.866kN/ m2(二八围堰外侧土压力计算:计算时，所取水位标高均高于承台底-0.497m的标高，所以，各种工况计算时，围堰内侧土 压力均不变化。只需计算由计算水位变化所引起的围堰外侧对钢板桩压力的变化。在施工期间 的最高水位时，围堰有向内运动的趋

7、势，围堰内侧为被动土压力，围堰外侧为主动土压力。在 施工期间的最低水位时，围堰有向外运动的趋势，围堰内侧为主动土压力，围堰外侧为被动土 压力。I、围堰外侧土压力强度计算：(水位为+3.78m,施工期间可能出现的最高水位)被动土压力系数 Kp= tg2 (45 + 25.975 ) =2.5592主动土压力系数 Ka= tg2 (45 - 25.975 )=0.3912Pa= 丫 HKp2 25 975 =8.146X( 2+6)X tg2 (45 +25；75 )2=166.765kN/ mPa=Y HKa2 25 975 &=8.146X( 2+6)X tg2 (45 -)22=25.481

8、kN/ m2水深为：3.78+5.5=9.28m （施工期间最高洪潮水位） 水压力为：Pa= 丫 H=10X 17.28=172.8 kN/ m 在钢板桩底最大的侧压力强度为：被动土压力计算：2Pa= 丫 HKp+ 丫 H=166.765+172.8=339.565kN/ m2 主动土压力计算：2Pa=Y HKa+ 丫 H=25.481+172.8=198.281kN/ m钢板桩土压力分布简图鋼板柱叠加后土压力分布简图U、围堰外侧土压力强度计算：(水位为+0.8m,施工期间可能出现的最低水位)2 25 975 被动土压力系数 Kp= tg (45 +. ) =2.5592Pa= 丫 HKp2

9、25 975 =8.146X(2+6)X tg2 (45 + 25.975 )22=166.765kN/ m21 2二X 8.146X 82X 2.5592=667.06KN水深为：0.8+5.5=6.3m （施工期间最低洪潮水位）水压力为：Pa= 丫 H=10X 14.3=143kN/ m2在钢板桩底最大的侧压力强度为：2Pa=Y HKp+ 丫 H=166.765+143=309.765kN/ m四、施工中工况的计算：主要施工程序为：插打钢板桩，下放下内撑，安装上内撑，抽水，开挖及砼封底，拆除下内撑，承台施工。工况计算中，比照以上计算，较危险的工况才重新计算。封底后抽水的工况，均布荷载为：3

10、6 kN/ m2此均布荷载换算为当量土层高度为：h=q= 36 =2.06m17.455填石粉顶侧压力强度为：2Pa=Y HKa=17.455X 2.06X 0.421=15.14kN/ m2被动土压力2Pa=Y HKp=17.455 X 2.06X 2.376=85.44kN/ m钢板桩底主动土压力强度为Pa=Y HKa+ 丫 HKa+ 丫 H 水2=7.455X 11.803X 0.421+17.455X 2.06X 0.421+10X 11.803=170.21kN/ m钢板桩底被动土压力强度为Pa=Y HKp+ 丫 HKp+ 丫 H 水2=7.455X 11.803X 2.376+17

11、.455X 2.06X 2.376+10X 11.803=412.53kN/ m2報板桩土压力分布简图四、钢板桩入土深度计算：+0.8m时，土压力分布图如下所示运用等值梁法进行计算(1)、在施工期间可能出现的最低水位钢板桩叠加后土压力分布简I4.5m 测+D血也间長任水位P2.808kS.-i:214” 744M 沁-SJ1軒床面标髙-6J33nSAO 7126.91加皿为施工方便，将外围囹设置在堰顶，其受力中心位于标高 +4.2m处，根据板桩墙压力图知，其 压力为零点的标高为-6.333m。按等值梁法进行计算，计算图示如下：4?经计算：FA=17.916kNFB=-10.15kN对各个截面进

12、行验算，最大弯矩小于板桩抗弯能力 入土深度计算简图如下：由于本钢板桩围堰填石粉后，在水位最高时考虑加设两层内围囹，都与板桩焊接，计算入土深 度时，按多锚板桩考虑。计算抵消后被动土压力的K，126.913K=7.167報板桩叠加后二压力分布简困IJirm邂.5S：iK al参考桥涵第一册P168,此板桩实际入土深度为8m,其近似假定的支点位置应在河床 面一下0.71m范围内，支点类型为固着支点。在此工况下，板桩受力最大位置均在标高 +4.5m-1.7m之间。在加设内围囹抵抗水压力的情况下，不用考虑其入土深度。五、围囹设计计算：（一）、内围囹计算：在水位为最高水位时，计算时考虑河床面为固端，在板桩

13、上端自由时，根据板桩抗弯能力, 所能承受的水压情况下，板桩顶部悬臂部分的最大容许跨度 h为：6刁W_ 3 6 180Mpa 2000cm3Ka = 10为施工方便，把第一层内围囹设置在标高为 +4.2m处，第二层围囹设置在+1.5m处，第 层围囹为封底后承受向内向外的力，封底后第二层围囹所受的力由封底砼承受，计算时，由于 内围囹最大只承受上面5.477m的水压力，按板桩在填石粉顶面为固定支座考虑，根据力矩分 配法计算上下内围囹受力，外界水压力对河床面的弯矩为： 第一层内围囹需提供的力为：向外的力值 F=46.444kN/m 向内的力值 F=-10.15kN/m围囹需要提供的向内的力由围囹和钢板

14、桩焊接为整体后提供，所以，只需计算围囹所提供 向外的力。钢板桩的弯矩图未给出，但经验算，各个截面上的弯矩均小于板桩墙抗弯强度。 、围囹计算： 围囹采用六跨均布荷载计算：受力图式如下： 计算所得轴力图为:对于140a最大轴力为324.68KN，最大应力为37.71MPa计算所得剪力图：最大剪力为93.28KNV S 93.28 631.2 ,t = = =25.82MPa 100 MPa (A3 钢强度条件)I d 21714 10.5Mmax=72.72kN.mM 72.72（T = 一 = =66.98MPaW 180最大应力为104.69MPa选择 140a作平直段围囹，q=67.56kg

15、/m,l=21714cm4,W=1085.7cm3, S=631.2cmf,d=10.5mm 、钢支撑计算：支撑计算考虑压杆稳定，计算按两端均为铰支点计算，最大的长度为其桁架中的最大间距， 在长边钢支撑的计算中为4m。采用300 5钢管,其力学数据为:込叠亡沁=4633mm2爲 4 4 4I (300 - 290 )= 50422071mm6476.7104.350422071104.3mm 46331 8000在A3钢中，入p=100，入V入p 此钢支撑为a类构件，稳定系数为：0.804 （查表） 支撑自重产生的弯矩:3q = 0.0000785 N / mm 4633 二 0.3637 N

16、 / mm1 2 1 2M ql 0.3637 4000 =727400N -mm8 8MCT =W_727400336147=2.164 N / mm2由压力所产生的应力为：F 324.68kN “ “2 =87.16Mpa屮 A 0.804 x4633mm2.16+87.16=89.32Mpam a钢板桩参数：选用 21m 钢板桩2川型 q=155kg/m ; 1m 钢板桩：W=1363X 103mm3f= 1 80MPa2川 a型 q=143kg/m ;331m 钢板桩：W=1400X 10 mmf= 1 80MPa6、桩入土深度内土工数据为：淤泥：丫 =16.667 kN/m; =9.

17、7 ;粉砂：丫 =18.639 kN/m3; =31.4淤泥质亚粘土：丫 =17.658 kN/m3; =9.5根据施工工期安排，承台施工工期在汛期，所以，设计最低通航水位不可能出现，计算时, 取+3.78m为最高水位，+0.8m为最低水位。二、钢板桩平面布置如下图所示：31tO2、 围堰周长：(1)承台(不含橡胶护舷)平面尺寸：28.3 X 12.4m(2)橡胶护舷0.5m+施工净宽1m=1.5m(3)IV b 钢板桩尺寸 h=124mm， b=400mm为施工方便，设置为矩形钢板桩围堰，尺寸为 31.6mX 15.6mV b 型钢板桩块数 2 (31.60 15.60)/0.4 = 236

18、块三、钢板桩两侧土压力计算:钢板桩计算雜简图ir 1ir If rf7.-各层土土工数据：填石粉：丫 =16kN/m3; =20 ; h=5.303m；淤 泥：丫 =16.667 kN/m3; =9.7; h=3.35m；细 砂：丫 =18.639 kN/m3; =31.4; h=4.2m；淤泥质亚粘土： 丫 =17.658 kN/m3; =9.5; h=1.95m（因勘察图纸对细砂和中砂均为给定参数，参照粉沙取值）2 n K 19 526被动土压力系数 Kp=tg (45 +Kp=tg2C + . )=2.004) =2.0044 2假定150cm封底混凝土下填石粉面为围堰内水位线，计算时按

19、浮容重计算。围堰内封底混凝土和承台在结构上构成一刚性扩大基础，为安全计，计算略去桩顶所承受的新浇混凝土重量。在刚性扩大基础中，混凝土的容许刚性角按基础工程中常用基础材料的取值，刚性角a=40 在封底混凝土底面，由新浇承台荷载影响距承台边缘的距离为：L=HX tg40 =1.5mX tg40 =1.26m承台边缘离钢板桩中心的距离为1.6m，填石粉顶荷载取新浇承台荷载影响范围内的荷载集度(偏于安全)第一次浇筑的混凝土和封底混凝土对填石粉顶产生的荷载集度为：(12.4 1.26 2) 1Q=佗45 1(佗426 2)5 1 24 =65.92kN/ m2此均布荷载换算为当量土层高度为:=3.851

20、m填石粉顶侧压力强度为：主动土压力强度：2Pa=Y HKa=17.118X 3.851 X 0.499=32.895kN/ m被动土压力强度：2Pa=Y HKp=17.118X 3.851 X 2.004=132.107kN/ mi钢板桩底主动土压力强度为Pa=Y HKa+ 丫 HKa+ 丫 H 水2 =7.118X 14.803X 0.499+17.118X 3.851 X 0.499+10X 14.803=233.503kN/ m钢板桩底被动土压力强度为Pa=Y HKp+ 丫 HKp+ 丫 H 水2=7.118X 14.803X 2.004+17.118X 3.851 X 2.004+10

21、X 14.803=491.294kN/ m2围堰内侧主牡压力分楠图阖堰内侧被动土压力分布简图(二八围堰外侧土压力计算：计算时，围堰内侧压力均为主动土压力，各个工况计算时，水位均高于承台底 -0.497m的标高。只需计算由计算水位变化所引起的围堰外侧对钢板桩压力的变化。I、围堰外侧土压力强度计算：(水位为+3.78m,施工期间可能出现的最高水位)被动土压力系数 Kp= tg (45 + 19.253 ) =1.9842主动土压力系数 Ka= tg2 (45 -19.253 ) =0.5042被动土压力计算Pa= 丫 HKp2 19 253 =7.742X( 3.35+4.2+1.95)X tg2

22、 (45 + )2 19 253*=7.742X( 3.35+4.2+1.95X tg (45 -2=37.069kN/ m水深为： 3.78+7=10.28m (河流水文历史最高洪潮水位)板桩底水压力为：Pa= 丫 H=10X 20.28=202.8 kN/ m2在钢板桩底最大的侧压力强度为：被动土压力强度：2Pa= 丫 HKp+ 丫 H=145.921+202.8=348.721kN/ m2主动土压力强度：2Pa=Y HKa+ 丫 H=37.069+202.8=239.869kN/ m经计算，当围堰内为主动土压力时，主动土压力不能抵消外界水压力，所知围堰内侧应该 为被动土压力。園堰土压力分

23、布简图NLniH/E据上图可知，当围堰内为主动土压力时，外界的水压和被动土压力大于内侧土压力，围堰有向 内运动的趋势，可知围堰内应为被动土压力。tJa 砒Hl : 1- Y :;: “U、围堰外侧土压力强度计算：(水位为+0.8m,施工期间可能出现的最低水位)被动土压力系数 Kp= tg (45 + 19.253 )=1.9842主动土压力系数 Ka= tg2( 45 -19.253 ) =0.5042被动土压力计算Pa= 丫 HKp2 19 253=7.742X( 3.35+4.2+1.95X tg2 (45 + )2=145.921kN/ m2主动土压力计算Pa= 丫 HKp2 19 25

24、3。=7.742X( 3.35+4.2+1.95X tg2 (45 - )在钢板桩底最大的侧压力强度为：被动土压力计算：2Pa= 丫 HKp+ 丫 H=145.921+173=318.921kN/ m2主动土压力计算：2Pa= 丫 HKa+ 丫 H=37.069+173=210.069kN/ m2瞇土压力分布简图髓土压力叠加后分布简图BS. 41/12四、施工中工况的计算：主要施工程序为：插打钢板桩，下放下内撑，安装上内撑，抽水，砼封底,拆除下内撑，承台施工。工况计算中，比照以上计算，较危险的工况才重新计算。封底后抽水的工况，均布荷载为：24 kN/ m2此均布荷载换算为当量土层高度为：h=q

25、 = 2J，5=2.i03m17.118填石粉顶侧压力强度为:被动土压力2Pa= 丫 HKp=17.118X 2.103X 2.004=72.142kN/ m2钢板桩底土压力强度为钢板桩底被动土压力强度为Pa=Y HKp+ 丫 HKp+ 丫 H 水2=7.118X 14.803X 2.004+17.118X 2.103X 2.004+10X 14.803=431.329kN/ m51颐T 5n协芒嵐、/五、围囹设计计算：(1)、外围囹计算：按保证入土深度计算，在-9.266m处能最大的受力为(308.957 X 2.411 ) - 7.234=102.971KN堰内向外的力计算91.967+3

26、0.319=122.286KN在-9.266m 处的受力为 122.236-31.175=91.111 v 102.971KN在-9.266m处计算此点以上对此点的弯矩为 191.958KN.m为外围囹能提供的力能抵消此不平衡弯矩计算 考虑在-4.5m处以40KN/m的均布荷载设计外围囹 在围囹外不考虑其他支点，整个外围囹为一刚架计算。 最大弯矩为：2 2M=ql /12=40 X 31.6 /12=3328.5KN.m 须选用三排单层加强型贝雷梁做外围囹桁架。M=4809.4KN.m（二八内围囹计算：内围囹计算图示同6#承台，因其围堰外侧同为被动土压力，围堰内侧为主动土压力，计 算时，考虑在

27、-1.697m以上由水位差产生的对板桩墙的弯矩，计算同 6#承台内围囹计算。六、板桩支护稳定性验算：（一）、基坑底的管涌验算：管涌主要由水头差所引起的，当板桩插入透水性和粘聚力均小的饱和土中，如粉砂、淤泥 等，施工中采用的是坑内明排水，则有可能发生管涌和流砂现象。为了安全施工，进行验算如 下：不发生管涌的板桩最小入土深度为：t Kh w - h- 2 = 1.5 汉4.833汉 107.713 汉4.8332 7.713=2.283板桩入土深度为8m大于此要求的入土深度2.283m，则不会发生管涌。本计算书中取值在设计图和补充勘察资料未给定的情况下，均取土力学及路基等参考 书中相关章节取值。计算：宋洪江复核:审核:1 2 1K x1 2 x=Fa x2 3x=2.464T o=x+y=0.833+2.464=3.297mT=1.2 To=1.2X 3.297=3.956m实际入土深度为-5.5- (-13.5) =8m大于计算入土深度，满足要求。(2)、在最高水位+3.78m时，土压力分布图如下所示