钢板桩计算书钢平台Word格式文档下载.docx

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大部分水中墩均需要采用拉森桩围堰施工系梁,系梁尺寸为14.82×

1.90×

1.5m，14.82×

1.80×

1.5m，系梁最低顶标高为-3.9m，底标高为-5.4m，四面临水。

考虑架设钢平台，在钢平台上利用履带吊加振动锺，打入拉森钢板桩桩进行围堰支撑。

拉森桩打设完成后，进行围堰内冲泥挖土，破除桩头、进行系梁立柱施工，详细布置

见下图：

二、计算依据

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

《简明深基坑工程设计施工手册》

《建筑桩基础规范》（JGJ94-2008）

《简明施工计算手册》

《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）

《装配式公路钢桥多用途使用手册》

甬台温高速公路复线温州灵昆至阁巷段工程第3合同《两阶段施工图设计》（第

二册）

甬台温高速公路复线温州灵昆至阁巷段工程第3合同《施工图设计阶段工程地质

1

勘察报告》；

三、结构概况

系梁围堰选用拉森SP-Ⅳ型钢板桩施工，并根据墩位处实际地质情况、钢板桩受

力情况及作业条件选定钢板桩长度20m。

设计选取最低系梁顶标高计算模型，插打时

钢板桩顶标高为+2.8m，底标高为-17.2m。

详见下图：

2

3

四、钢板桩截面特性

拉森钢板桩参数表

尺寸每块钢板桩壁宽每米

有效

幅宽

w

mm

高度

h

厚度

t

截面

积

cm

二次

力矩

4

系数

单位

净重

Kg/m

截面积

cm2/m

2/m

cm4/m

4/m

cm3/m

3/m

Kg/cm

型号

截面系数单位净重

FSP-

Ⅱ

40010010.561.18124015348.0153.08740874120

Ⅲ

40012513.076.42222022360.0191.0168001340150

Ⅳ

40017015.596.99467036276.1242.5386002270190

VL

50020024.3

133.8

7960520105.0267.6630003150210

五、地质情况

根据岩土工程勘察（详勘）报告成果，查地质柱状图，参考ZK101（k290+826.3）

地质情况,从上到下依次为：

序号

分层代

号

岩土名称

内摩擦角

（°

）

黏聚力

（kPa）

重度

（KN/m3）

3）

层顶标

高

层底标

层厚

（m）

1②2

淤泥质粉质

黏土

4.58.017.8-1.7-2.20.5

2②2粉质黏土10.612.017.5-2.2-4.72.5

3②2淤泥质黏土16.012.018.4-4.7-7.22.5

4②2淤泥质黏土3.07.016.7-7.2-9.22.0

5②3淤泥质黏土2.26.016.7-9.2-12.23.0

综合近似计算参数7.79.117.3

为简化计算，将各土层内摩擦角、黏聚力、重度按土层厚度进行加权平均。

将内

摩擦角统一定为7.7，重度统一定为17.3KN/m

3,黏聚力统一定为9.1KPa。

六、计算方法

由于钢板桩围堰的入土深度较大，土体对入土部分的围堰起到了嵌固作用，此时

围堰上端受到内撑的支撑作用，下端受到土体的嵌固支承作用。

6.1等值梁法计算钢板桩围堰

为简化计算，用土压力等于零点的位置来代替正负弯矩转折点的位置。

计算土压

力强度时，应考虑板桩墙与土的摩擦作用，将板桩墙前和墙后的被动土压力分别乘以

修正系数（为安全起见，对主动土压力则不予折减），钢板桩被动土压力修正系数如

下表：

主、被动土压力系数及被动土压力修正系数

土层名称KaKp

被动土压力修正系数

K

淤泥质粘土0.760.871.311.141.6

a

tan

（45

-

）

7.7

0.76

p

1.31

6.2确定内支撑层数及间距

按等弯距布置确定各层支撑的间距,这种布置是将支撑布置成使板桩各跨度的最

大弯距相等，充分发挥钢板桩的抗弯强度，可使钢板桩材料用量最省。

根据工程实际

情况，钢板桩采用拉森Ⅳ型钢板桩，厚15.5mm，拉森钢板桩桩长L=20m，其基本参数：

A=242.5cm2,w=2270cm3,I=38600cm4,允许应力210MPa，125MPa。

钢板桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:

h=

6[f]w

rka

=3

6

210

17.3

5

10

2270

0.76

=280cm

h1=1.11h=1.11*2.8=3.08m

h2=0.88h=0.88*2.8=2.46m

h3=0.77h=0.77*2.8=2.16m

结合实际施工情况，支撑设计见钢板桩围堰布置图。

（1）假设计算时取1m宽单位宽度钢板桩。

（2）因土处于饱和水状态，为简化计算且偏安全考虑，不考虑土的粘聚力（c=0）。

（3）弯矩为零的位置约束设置为铰接，故等值梁相当于一个简支梁，方便计算。

（4）假设钢板桩在封底砼面以下1m处固结。

（5）本工程土压力计算采用不考虑水渗流效应的水土合算法，即在计算土压力时

将水位以下的土体重度取为饱和重度，水压力的计算不在单独计算后叠加。

七、施工步骤

（1）在靠近系梁侧定位桩上焊接牛腿，安装插打导向架；

（2）插打钢板桩至合拢；

（3）围堰内抽水至1.3m，在标高+1.75m处安装第一道内支撑；

（4）围堰内抽水至-1.45m，在标高-1.0m处安装第二道内支撑；

（4）围堰内抽水吸泥至-3.75m，在标高-3.3m处安装第三道内支撑；

（5）吸泥并浇筑封底砼；

（6）待砼达到设计强度后，凿桩头，施工系梁；

八、各施工工况及内力计算

8.1工况分析

围堰施工时，按上层支架已经安装，并抽水或者（吸泥）至待安装支撑底标高下

45cm处，计算各支撑在各阶段可能出现的最大反力和钢板桩最大内力。

根据施工工序，分为3个工况。

工况一：

第一道支撑安装好以后，抽水至-1.45m标高时。

工况二：

第二道支撑安装好以后，抽水吸泥至-3.75m标高时。

工况三：

第三道支撑安装好以后，吸泥至-6.4m标高时。

工况图示如下：

8.2钢板桩验算

工况1：

第一道内支撑安装后，抽水至-1.45时，第一层内支撑受力处于最不利

状态。

（1）计算反弯点位置。

假设计算其离基坑底面的距离y，在y处钢板桩主动土压力强度等于被动土压力

强度，即PpPa：

主动土压力：

PKKy

a3.75

waa

被动土压力：

Ppw0.25KpKKpy

w0.25KpKKpyw3.75KaKa

y

3.75

（KK

pa

0.25

8

103.750.76100.251.31

y=1.09m

17.3（1.61.310.76）

所以，梁的计算长度取值为{2.8-（-1.7）}+1.09=5.59m

作用在钢板桩处的主动土压力和静水压力：

P

（2.3）0

（1.75）h100.555.5kN/m

（-1.45）h103.7537.5kN/m

Pa（-1.7）wh103.7537.5kN/m（河水底面）

Pa（1,7）w3.75Kaw0.25Kp103.750.76100.251.3125.2kN/m

（河床下土层顶部）

（2）计算结果

计算模型：

9

（1）

（2）（3）（4）（5）

123456

0.500.553.200.251.09

工况11m宽度范围钢板桩有限元模型

（1）

（2）-0.28（3）（4）（5）

51.69

58.96

67.35

工况11m宽度范围钢板桩弯矩图Mmax=67.35KN.m

x

44.38

-1.51

-24.42

-33.80

-54.23

工况11m宽度范围钢板桩剪力图Qmax=54.23（kN）

由上图可知，钢板桩最大的弯矩为67.35kN.m，作用于第一道内支撑的反力为

45.89kN。

SP-IV型拉森桩桩截面模量2270cm

容许应力210MPa。

max

M

W

67.35KN

2270cm

m

29.67MPa210MPa

Q

A

54.23KN

242.5cm

2.24MPa125MPa

工况2：

第二道内支撑安装后，水下吸泥、清淤至-3.75m。

假设计算其离基坑底

面的距离y，在y处钢板桩主动土压力强度等于被动土压力强度，即

PpP：

PKK（y）

a4.02.05

PpKKpy

KKpyK（2.05y）4.0K

aw

2.05

4.0

17.3

2.0510

（1.61.31

0.76）

=2.48m

所以，梁的计算长度取值为2.8-（-3.75）+2.48=9.03m

Pa（1.75）wh100.555.5kN/m

Pa（1,7）wh10440kN/m（河水底面）

Pa（1,7）whka1040.7630.4kN/m（河床下土层顶部）

Pa（3.75）whk1Ka2.051040.7617.30.762.0557.4kN/m

11

（1）

（2）（3）（4）（5）（6）

0.500.552.750.702.052.48

工况21m宽度范围钢板桩有限元模型

12

-99.25

-21.27

（1）

（2）-0.28（3）（4）（5）（6）

97.2897.62

工况21m宽度范围钢板桩弯矩图Mmax=-99.25KN.m

123.77

98.22

8.22

（1）

（2）-1.51（3）（4）（5）（6）

-15.82

-62.95

-68.76

工况21m宽度范围钢板桩剪力图Qmax=192.53（kN）

由上图可知，钢板桩最大的弯矩为-99.25kN.m，作用于第一道内支撑的反力为

-14.31kN,作用于第二道内支撑的反力为192.53kN。

SP-IV型拉森桩桩截面模量2270cm3容许应力210MPa。

3容许应力210MPa。

99.25KN

43.7MPa210MPa

192.53KN

7.94MPa125MPa

工况3：

第三道内支撑安装后，水下吸泥、清淤至-6.4m。

面的距离y，在y处钢板桩主动土压力强度等于被动土压力强度，即PpPa：

13

4.0（4.7）

PawKaKay

Pp2.65KKKy

wpp

w2.65KKKy4.0KK（4.7y

ppwaa

K4.7

4.0K

waw

（KKK

2.65

17.30.764.7104.00.76102.651.31

y=2.49m

17.3（1.61.310.76）

所以，梁的计算长度取值为2.8-（-6.4）+2.49=11.69m

P（1.7）h10440kN/m

a（河水底面）

Pa（1.7）whka1040.7630.4kN/m（河床下土层顶部）

Pa（3.75）whkaKa2.051040.7617.30.762.0557.35kN/m

2Pa（6.4）whkaKa4.7-w2.651040.7617.30.764.7102.6565.7kN/m

Pa（6.4）whkaKa4.7-w2.65Kp1040.7617.30.764.7102.651.31

57.48kN/

14

（3）计算结果

（1）

（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）

0.500.552.750.701.600.452.652.49

工况31m宽度范围钢板桩有限元模型

15

-156.37

-79.39

-16.97

（1）

（2）-0.28（3）（4）（5）（6）（7）（8）

13.84

26.49

129.81

工况31m宽度范围钢板桩弯矩图Mmax=-156.37KN.m

183.09

158.62

25.30

（1）

（2）-1.51（3）（4）（5）（6）（7）（8）

-4.42

-27.64

-31.65

-57.20

-75.99

-122.64

工况31m宽度范围钢板桩剪力图Qmax=305.73（kN）

由上图可知，钢板桩最大的弯矩为-156.37kN.m，作用于第一道内支撑的反力为

26.81kN,作用于第二道内支撑的反力为-4.01kN,作用于第三道内支撑的反力为

305.73kN。

156.37KN

68.89MPa210MPa

16

305.73KN

12.61MPa125MPa

钢板桩内力、应力及内支撑支撑反力表

第一道内第二道内第三道内

钢板桩弯曲钢板桩剪钢板桩最大

计算工况支撑反力支撑反力支撑反力

应力（MPa）应力（MPa）弯矩（kN·

M）

（kN）（kN）（kN）

工况一29.672.2467.3545.89--

工况二43.77.94-99.25-14.31192.53-

工况三68.8