容南特大桥6交底.docx
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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16kN/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：
选用18m钢板桩
2
川型q=155kg/m;
1m钢板桩：
W=1363X103mm3
[f]=180MPa川a型q=143kg/m2;
1m钢板桩：
W=1400X103mm3
[f]=180MPa
6、桩入土深度内土工数据为：
3
淤泥：
丫=16.667kN/m;©=9.7°;
粉砂：
丫=18.639kN/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：
28.3X12.4m
（2）橡胶护舷0.5m+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31.6mX15.6m
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：
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各层土土工数据：
填石粉：
3
丫=16kN/m；
©=20°;
h=3.803m；
淤泥:
丫=16.667kN/m3;
©=9.7°;
h=2m;
粉砂:
丫=18.639kN/m3;
©=31.4°;
h=6m。
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
2
Ka=tg（45
24.05
）=0.421
22405*
被动土压力系数Kp=tg（45°+.）=2.376
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=HXtg40°=1.5mXtg40°=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：
（12.41.262）1
Q=[佗4「51（佗4「262）「51]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：
2
Pa=YHKa=17.455X3.78X0.421=27.778kN/m
被动土压力强度计算：
2
Pa=YHKp=17.455X3.78X2.376=156.768kN/m2
钢板桩底主动土压力强度为
Pa=YHKa+丫HKa+丫H水
2=7.455X11.803X0.421+17.455X3.78X0.421+10X11.803=182.852kN/m
钢板桩底被动土压力强度为
Pa=YHKp+丫HKp+丫H水
2
=7.455X11.803X2.376+17.455X3.78X2.376+10X11.803=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）=2.559
2
主动土压力系数Ka=tg2（45°-25.975）=0.391
2
Pa=丫HKp
225975°
=8.146X（2+6）Xtg2（45°+25；75）
2
=166.765kN/m
Pa=YHKa
225975&
=8.146X（2+6）Xtg2（45°-——）
2
2
=25.481kN/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=10X17.28=172.8kN/m
在钢板桩底最大的侧压力强度为：
被动土压力计算：
2
Pa=丫HKp+丫H=166.765+172.8=339.565kN/m2主动土压力计算：
2
Pa=YHKa+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）
225975°
被动土压力系数Kp=tg（45°+―.）=2.559
2
Pa=丫HKp
225975°
=8.146X（2+6）Xtg2（45°+25.975）
2
2
=166.765kN/m2
12
二—X8.146X82X2.559
2
=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=10X14.3=143kN/m2
在钢板桩底最大的侧压力强度为：
2
Pa=YHKp+丫H=166.765+143=309.765kN/m
四、施工中工况的计算：
主要施工程序为：
①插打钢板桩，②下放下内撑，③安装上内撑，④抽水，⑤开挖及
砼封底，⑥拆除下内撑，⑦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：
36kN/m2
此均布荷载换算为当量土层高度为：
h=q=36=2.06m
17.455
填石粉顶侧压力强度为：
2
Pa=YHKa=17.455X2.06X0.421=15.14kN/m2
被动土压力
2
Pa=YHKp=17.455X2.06X2.376=85.44kN/m
钢板桩底主动土压力强度为
Pa=YHKa+丫HKa+丫H水
2
=7.455X11.803X0.421+17.455X2.06X0.421+10X11.803=170.21kN/m
钢板桩底被动土压力强度为
Pa=YHKp+丫HKp+丫H水
2
=7.455X11.803X2.376+17.455X2.06X2.376+10X11.803=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I
4.5m测
▽
+D血也间長任水位
P
2.808kS.-i:
2
14”744M沁
-SJ1軒床面标髙
^-6J33n£SAO^7
126.91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=17.916kN
FB=-10.15kN
对各个截面进行验算，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，
―126.913
K=
7.167
報板桩叠加后二压力分布简困
IJi
rm
邂.5S：
iKal
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0.7~1m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_36180Mpa2000cm3
Ka="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。
①、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93.28KN
VS93.28631.2,
t===25.82MPa<100MPa（A3钢强度条件）
Id2171410.5
Mmax=72.72kN.m
M72.72
（T=一===66.98MPa
W180
最大应力为104.69MPa
选择140a作平直段围囹，q=67.56kg/m,l=21714cm4,W=1085.7cm3,S=631.2cmf,d=10.5mm②、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3005钢管,其力学数据为:
込叠亡沁=4633mm2
爲444
I（300-290）=50422071mm
64
76.7
104.3
50422071
104.3mm4633
18000
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:
3
q=0.0000785N/mm4633二0.3637N/mm
1212
Mql0.36374000=727400N-mm
88
M
CT=——
W
_727400
"336147
=2.164N/mm2
由压力所产生的应力为：
F324.68kN“““
2=87.16Mpa
屮A0.804x4633mm
2.16+87.16=89.32Mpa<[c]=180Mpa
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：
tKh'-’h'
1.55.47710-7.4555.477
容南特大桥5#承台钢板桩围堰计算
一、已知条件:
6、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）
7、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：
-7m。
承台分层施工，第一次浇筑1.5m，第二次浇注2.5m。
8、围堰内填石粉按石粉挤密密度计算填石粉重度取为16kN/m3；内摩擦角取为20°。
9、围堰内150cm厚C20封底混凝土。
-
10、德图拉森IH>ma钢板桩参数：
选用21m钢板桩
2
川型q=155kg/m;1m钢板桩：
W=1363X103mm3
[f]=180MPa
2
川a型q=143kg/m;
33
1m钢板桩：
W=1400X10mm
[f]=180MPa
6、桩入土深度内土工数据为：
淤泥：
丫=16.667kN/m;©=9.7°;
粉砂：
丫=18.639kN/m3;©=31.4
淤泥质亚粘土：
丫=17.658kN/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：
31tO
2、围堰周长：
（1）承台（不含橡胶护舷）平面尺寸：
28.3X12.4m
（2）橡胶护舷0.5m+施工净宽1m=1.5m
（3）IVb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31.6mX15.6m
Vb型钢板桩块数2（31.6015.60）/0.4=236块
三、钢板桩两侧土压力计算:
钢板桩计算雜简图
ir}
1irIfrf7.--
各层土土工数据：
填石粉：
丫=16kN/m3;©=20°;h=5.303m；
淤泥：
丫=16.667kN/m3;©=9.7°;h=3.35m；
细砂：
丫=18.639kN/m3;©=31.4°;h=4.2m；
淤泥质亚粘土：
丫=17.658kN/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）
2nK19526
被动土压力系数Kp=tg（45°+Kp=tg2C+.）=2.004）=2.004
42
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=HXtg40°=1.5mXtg40°=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：
（12.41.262）1
Q=[佗4「51（佗4「262）「51]24=65.92kN/m2
此均布荷载换算为当量土层高度为:
=3.851m
填石粉顶侧压力强度为：
主动土压力强度：
2
Pa=YHKa=17.118X3.851X0.499=32.895kN/m
被动土压力强度：
2
Pa=YHKp=17.118X3.851X2.004=132.107kN/mi
钢板桩底主动土压力强度为
Pa=YHKa+丫HKa+丫H水
2=7.118X14.803X0.499+17.118X3.851X0.499+10X14.803=233.503kN/m
钢板桩底被动土压力强度为
Pa=YHKp+丫HKp+丫H水
2
=7.118X14.803X2.004+17.118X3.851X2.004+10X14.803=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）=1.984
2
主动土压力系数Ka=tg2（45°-19.253）=0.504
2
被动土压力计算
Pa=丫HKp
219253°
=7.742X（3.35+4.2+1.95）Xtg2（45°+—）
219253*
=7.742X（3.35+4.2+1.95Xtg（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=10X20.28=202.8kN/m2
在钢板桩底最大的侧压力强度为：
被动土压力强度：
2
Pa=丫HKp+丫H=145.921+202.8=348.721kN/m2
主动土压力强度：
2
Pa=YHKa+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）=1.984
2
主动土压力系数Ka=tg2（45°-19.253）=0.504
2
被动土压力计算
Pa=丫HKp
219253°
=7.742X（3.35+4.2+1.95Xtg2（45°+—）
2
=145.921kN/m2
主动土压力计算
Pa=丫HKp
219253。
=7.742X（3.35+4.2+1.95Xtg2（45°-—）
在钢板桩底最大的侧压力强度为：
被动土压力计算：
2
Pa=丫HKp+丫H=145.921+173=318.921kN/m2
主动土压力计算：
2
Pa=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：
①插打钢板桩，②下放下内撑，③安装上内撑，④抽水，⑤砼封底,
⑥拆除下内撑，⑦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：
24kN/m2
此均布荷载换算为当量土层高度为：
h=q=2£J，5=2.i03m
17.118
填石粉顶侧压力强度为:
被动土压力
2
Pa=丫HKp=17.118X2.103X2.004=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=YHKp+丫HKp+丫H水
2
=7.118X14.803X2.004+17.118X2.103X2.004+10X14.803=431.329kN/m
<51颐
T«5n协芒嵐
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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
（308.957X2.411）-7.234=102.971KN
堰内向外的力计算
91.967+30.319=122.286KN
在-9.266m处的受力为122.236-31.175=91.111v102.971KN
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：
22
M=ql/12=40X31.6/12=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-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：
tKh'w-’h'
-2'
=1.5汉4.833汉10—7.713汉4.833
27.713
=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:
121
Kx12x=Fax
23
x=2.464
To=x+y
=0.833+2.464=3.297m
T=1.2To=1.2X3.297=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
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