桥梁基坑计算书.docx
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桥梁基坑计算书
76省道南延玉环楚门至大麦屿疏港公路工程
芦浦特大桥基坑计算书
宁波交通工程建设集团有限公司
2013年1月1日
芦浦特大桥基坑计算书
一、计算参数
钢板桩计算方法按等值梁法。
根据朗肯主动土压力计算主动土压力
黏性土σ=γztan2(45°-φ/2)-2ctan(45°-φ/2)
即σ=γzKa-2c
Ka=tan2(45°-φ/2)=0.455
被动土压力
黏性土σ=γztan2(45°+φ/2)+2ctan(45°+φ/2)
即σ=γzKp+2c
Kp=tan2(45°+φ/2)=2.2
基坑开挖3.5米,考虑到涨潮位时的3米水压,为了受力更符合实际情况,将3米水压按等值土压力计算,以按水压力与土压力(等压粘性土)相等原则进行换算:
即
,
得
采用的材料如下:
内支撑及斜撑:
Φ529*8钢管
围檩:
HW400*400*13*21型钢
拉森钢板桩:
FSP-IV的12米钢板桩,截面特性:
截面模量2270cm3/m,惯性矩38600cm3/m,每延米面积242.5cm3/m。
内支撑、斜撑、围檩截面特性如下:
529*8mm钢管桩技术参数
H400型钢技术参数
基坑结构简图如下:
第一层支撑平面图
第二层支撑平面图
二、设计工况及荷载组合
设计工况一
开挖土层至+2米处即钢板桩内侧在离钢板桩顶距下2米处,在工况一条件下最不利荷载组合:
施工机械荷载+水压力。
设计工况二
在距离钢板桩内侧在离钢板桩顶距下1.5米处(+2.5米)设置好第一道内支撑后,钢板桩内侧开挖至标高-1米处,在工况二中最不利荷载组合:
施工荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。
设计工况三
距基坑底部时在-0.5处设置第二道临时支撑及围檩,如有需要采用抛石等方式沉底加固,防止基地隆起,在工况三中最不利荷载组合:
施工荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。
设计工况四
相当于基坑深度减少1.5m,受力模式转变,拆除第二道支撑时,封底混凝土浇筑完毕后可受力,在工况四中最不利荷载组合:
施工荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。
设计工况五
承台细梁施工完毕后,拆除第一道支撑,在工况五中最不利荷载组合:
施工荷载+水压力+主动土压力+被动土压力。
三、各工况下钢板桩受力分析计算
1、工况一:
受力情况如下:
工况一中钢板桩的最大弯矩为11.893Kn.m,剪力7.04Kn.m钢板桩采用拉森IV型钢板桩,截面模量2270cm3/m,惯性矩38600cm4/m,每延米面积242.5cm3/m。
σmax=M/W=5.24MPa<【σ】=188.5MPa
钢板桩强度满足要求。
验算钢板桩埋深T
t=
=1.86m
T=1.1*t=2.05m<5.5m,满足要求。
2、工况二
受力情况如下:
工况二中钢板桩的最大弯矩为46.212Kn.m,剪力25.901Kn.m钢板桩采用拉森IV型钢板桩,截面模量2270cm3/m,惯性矩38600cm4/m,每延米面积242.5cm3/m。
σmax=M/W=20.4MPa<【σ】=188.5MPa
钢板桩强度满足要求。
验算钢板桩埋深T
t=
+
=3.95m
T=1.1*t=4.35m<5.5m,满足要求。
3、工况三
受力情况如下
最大弯矩72.44kn.m
最大剪力38.82kn
工况三中钢板桩的最大弯矩为72.44Kn.m,剪力38.82Kn.m钢板桩采用拉森IV型钢板桩,截面模量2270cm3/m,惯性矩38600cm4/m,每延米面积242.5cm3/m。
σmax=M/W=31.9MPa<【σ】=188.5MPa
钢板桩强度满足要求。
验算钢板桩埋深T
t=
+
=4.3m
T=1.1*t=4.73m<5.5m,满足要求。
4、工况四
受力情况如下
最大弯矩52.62kn.m
最大剪力46.54kn.m
工况四中钢板桩的最大弯矩为52.62Kn.m,剪力41.94Kn.m钢板桩采用拉森IV型钢板桩,截面模量2270cm3/m,惯性矩38600cm4/m,每延米面积242.5cm3/m。
σmax=M/W=23.2MPa<【σ】=188.5MPa
钢板桩强度满足要求。
验算钢板桩埋深T
T=
+
=4.5m
T=1.1*(x+y)=4.95m<5.5m,满足要求。
5、工况五
受力情况如下:
最大弯矩104kn.m
最大剪力64.65kn
工况五中钢板桩的最大弯矩为63.01Kn.m,剪力46.54Kn.m钢板桩采用拉森IV型钢板桩,截面模量2270cm3/m,惯性矩38600cm4/m,每延米面积242.5cm3/m。
σmax=M/W=45.8MPa<【σ】=188.5MPa
钢板桩强度满足要求。
验算钢板桩埋深T
T=
+
=4.9m
T=1.1*(x+y)=5.39m<7m(由于已经封底硬化,因此此处嵌固深度由5.5变为7m),满足要求。
四、围檩及支撑计算
围檩取最不利工况5
最大弯矩为257.9kn
最大剪力为315.7kn
第一、二道围檩均采用一根H400*400型钢,计算如下:
斜支撑取最不利工况2下计算
最大弯矩130.3kn.m
最大轴力540.9kn
其中内支撑中斜支撑的钢管桩受到的弯矩最大130.3kn.m,相应的轴力540.9kn。
支撑钢管最大轴力为540.9kN。
按压弯构件计算斜撑。
钢管长细比
,查表得压杆稳定系数
0.989
斜撑采用529*8钢管强度满足要求。
内支撑中取最不利工况三
内支撑钢管的验算:
内支撑中最大轴力538.70kn,弯矩9.06kn按压弯构件计算斜撑。
钢管长细比
,查表得压杆稳定系数
0.835
斜撑采用529*8钢管强度满足要求。
五、抗隆起验算
1)从支护底部开始,逐层验算抗隆起稳定性,结果如下:
支护底部,验算抗隆起:
Ks=4.200≥1.600,抗隆起稳定性满足。
2)坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算,结果如下:
Ks=1.970≥1.900,坑底抗隆起稳定性满足。
六、地表沉降
七、嵌固深度计算
嵌固深度计算过程:
按圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度:
圆心(-1.591,1.399),半径=7.568m,对应的安全系数Ks=1.347≥1.300
嵌固深度计算值h0=5.000m
嵌固深度采用值ld=5.500m
[嵌固段基坑内侧土反力验算]
工况1:
Ps=150.934≤Ep=2259.642,土反力满足要求。
工况2:
Ps=14.699≤Ep=2259.642,土反力满足要求。
工况3:
Ps=270.482≤Ep=823.591,土反力满足要求。
工况4:
Ps=258.934≤Ep=823.591,土反力满足要求。
工况5:
Ps=293.093≤Ep=823.591,土反力满足要求。
76省道复线南延至大麦屿疏港公路工程
2013.1.1
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