22浙江某特大桥水中承台钢板桩围堰结构设计及计算书secret.docx
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22浙江某特大桥水中承台钢板桩围堰结构设计及计算书secret
(1)目录
(适用于GS22、23、24、27、28号墩)
承台钢板桩围堰计算书
(适用于GS22、23、24、27、28号墩)
1编制依据
(1)XX大桥勘测设计研究院《XX西至XX头停车场区间桥梁下部结构<变更设计A、B、C版>》图纸
(2)XX省工程勘察院二0一0年十月《XX西站至XX头停车场区间岩土工程勘察报告<详堪>》图纸
(3)《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ203-2008)
(4)《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(J286-2004)
(5)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
(6)《铁路桥涵钢筋砼和预应力砼结构设计规范》(TB10002.3-2005J462-2005)
(7)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
(8)《路桥施工计算手册》
(9)《简明施工计算手册》(第三版)
(10)MIDAS2006计算软件
2工程概况
轨道交通1号线一期工程西起XX市西部的XX镇,沿甬XX路、XX路和XX路到XX广场,我标段范围为XX头停车场出入段至XX站的四段区间(XX西站至XX头停车场出入段、XX西站至XX站、XX站至XX站、XX站至芦港站)和三座车站(XX西站、XX站、XX站)的所有上、下部结构及附属工程。
GS22、23、24、27、28号墩位于XX西站至XX头区间,GS22、24、27、28均位于农田地内,GS23位于XX河道内,但XX河属内河,为静水,因此不考虑冲刷,桥墩基本参数如表1:
表1:
桥墩基本参数表
墩号
承台底
高程m
承台厚m
承台平面尺寸m(纵X横)
现状地
面高程m
基坑最小深度
(包括15cm垫层)m
GS28
-4.885
2.5
7.2X9.2
1.9
6.94
GS27
-4.585
2.5
7.2X9.2
1.9
6.64
GS24
-4.634
2.5
7.2X9.2
1.8
6.58
GS23
-4.994
2.5
7.2X9.2
1.8
6.94
GS22
-4.654
2.5
7.2X9.2
1.8
6.60
根据XX省工程勘察院二0一0年十月《XX西站至XX头停车场区间岩土工程勘察报告<详堪>》图纸,选择临近墩位,地勘点资料见表-2。
墩号
地勘点编号
地勘点里程
墩中心里程
GS23
SG-XZ07
CK0+621.97
CK0+647.176
GS24
SG-XZ06
CK0+710.07
CK0+697.176
GS27
SG-XJ02
CK0+796.27
CK0+788.176
GS28
SG-XZ03
CK0+918.47
CK0+848.176
表2:
土层参数表
土层
编号
土层
名称
土层厚度(m)
土层底标高(m)
重力密
度γ(kN/m3)
内摩擦角Φc
(°)
粘聚力Cc
(kpa)
侧阻力fs
(kpa)
①1a
杂填土
1.8
-0.03
18.7
13.8
33.5
14.1
①3
淤泥质粘土
1.9
-1.93
17.0
9.0
13.3
5.2
②1
粘土
1.1
-3.03
18.0
11.0
18.3
12.8
②2-2
淤泥质粉质粘土
8.6
-11.63
17.4
9.0
14.9
5.2
②3
淤泥质粘土
7.6
-19.23
17.2
9.5
16.3
10.0
③2
粉质粘土
1.6
-20.83
18.5
11.7
19.1
20.3
④1-1
淤泥质粉质粘土
5.2
-26.03
17.6
10.5
19.5
13.2
④2
粘土
6.8
-32.83
17.2
11.5
22.2
17.2
⑤2
粘土
1.8
-34.63
19.2
17.4
36.8
50.1
⑥2
粉质粘土
6.1
-40.73
18.6
14.3
31.4
23.1
注:
1、内摩擦角和粘聚力取固结快剪值;
2、重力密度、内摩擦角、粘聚力、侧阻力均取“地基土物理力学指标
统计表”中平均值(表中无数据,取相似土层数据)。
选择深度最大的GS23作为计算墩位,采用SG-XZ07地勘点作为计算依据,基坑深度按6.94m计,即地面高程1.8m(桩顶高出地面0.5m),坑底高程-5.144m。
3钢板桩围堰方案综述
GS22、24、27、28位于农田地内,GS23号墩位于XX河道内,但XX河为内河,无冲刷,采用筑岛钢板桩围堰,因此均按无冲刷陆地钢板桩围堰计算,承台平面尺寸为9.2m×7.2m,承台底高程为-4.63m。
采用一根长17m,宽0.4m的《热轧U型钢板桩》(GBT20933-2007)中400*170*15.5mm钢板桩,钢围堰平面尺寸为12m×10m,地面高程1.8m,各结构高程见图1-1、1-2。
结合实际,基坑内共设置两道支撑围囹,每层间隔2.7m,首层设置在地面以下1m,每层围囹采用“3工36a”工字钢制成,每层围囹内侧采用“2工36a”工字钢斜支撑,最大自由长度为6.43m。
内支撑围囹平面图如下:
4、结构计算
采用理正深基坑6.5软件对支护结构和围囹支撑体系等变形与内力整体计算分析;支护结构的抗倾覆稳定性、抗隆起、抗管涌、嵌固深度采用理正深基坑支护结构设计软件单元计算进行分析,并通过Midas/Civil2006计算内支撑及围囹进行对比分析。
4.1、设计标准及参数
4.1.1、基坑设计等级及设计系数
二级,重要性系数:
1.0;
支护结构结构重要性系数:
1.0;
构件计算综合性系数:
1.25。
4.1.2、材料力学性能指标
序号
材料名称/规格
使用
部位
强度设计值(Mpa)
抗拉、压、弯
抗剪
承压
1
工字钢/工36a(Q235)
腰梁
215
125
325
3
钢板桩/400X170X15.5(Q295bz)
桩
295
4.1.3、内支撑刚度
围囹(腰梁)采用“3工36a”工字钢,内支撑采用“2工36a”工字钢,最大自由长度6.43m。
采用《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)附录C.2.2(详见计算总说明):
取值如下:
4.1.4、内支撑材料抗力
T—为支撑材料抗力(kN);
A—为支撑断面积(mm2);
fy—为抗压强度设计值(N/mm2);
—为与长细比有关调整系数;
ξ—为工程形式有关的调整系数(通常对称支撑取1.0)。
“2工36a”工字钢,自由长度6.43m,
,
,查表得
4.2、荷载计算
根据规范要求,基坑边缘设置20kpa超载,整个施工过程中坑边荷载不得大于20kpa。
4.3、计算模型
采用理正深基坑支护结构设计6.5软件按钢板桩连续墙建模,如图:
4.4、施工工况定义
4.4.1、整体分析工况定义
(1)、工况1:
开挖至原地面以下1.5m;
(2)、工况2:
开挖至原地面以下4.2m;
(3)、工况3:
开挖至原地面以下7.1m(基底);
(4)、工况4:
拆除第二道支撑;
4.4.2、单元分析工况定义
(1)、工况1:
开挖至原地面以下1.5m(第一道内支撑以下0.5m);
(2)、工况2:
在原地面以下1.0m处安装第一道内支撑;
(3)、工况3:
开挖至原地面以下4.2m(第二道内支撑以下0.5m);
(4)、工况4:
在原地面以下3.7m处安装第二道内支撑;
(5)、工况5:
开挖至原地面以下7.1m(基底),浇筑30cm厚C15垫层;
4.5、围堰结构验算
4.5.1、整体分析
4.5.1.1、围堰结构变形
如图所示,围堰结构最大变形发生在工况3,最大变形为21.6mm。
4.5.1.2、围堰钢板桩验算
由于钢板桩数量较多,限于篇幅此处仅列出最大内力单元数据。
钢板桩(墙)最大竖向弯矩发生在工况3[
(1)Z-1],最大弯矩为
。
选用《热轧U型钢板桩》(GBT20933-2007)中400*170*15.5mm钢板桩:
,合格。
4.5.2、单元计算
---------------------------------------------------------------------[支护方案]
---------------------------------------------------------------------
排桩支护
---------------------------------------------------------------------
[基本信息]
---------------------------------------------------------------------
内力计算方法
增量法
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑等级
二级
基坑侧壁重要性系数γ0
1.00
基坑深度H(m)
7.100
嵌固深度(m)
7.900
桩顶标高(m)
0.000
桩材料类型
钢板桩
├每延米截面面积A(cm2)
236.00
├每延米惯性矩I(cm4)
39600.00
└每延米抗弯模量W(cm3)
2200.00
有无冠梁
无
放坡级数
0
超载个数
1
支护结构上的水平集中力
0
---------------------------------------------------------------------
[超载信息]
----------------------------------------------------------------------
超载
类型
超载值
作用深度
作用宽度
距坑边距
形式
长度
序号
(kPa,kN/m)
(m)
(m)
(m)
(m)
1
20.000
---
---
---
---
---
----------------------------------------------------------------------
[附加水平力信息]
----------------------------------------------------------------------
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
是否参与
序号
(kN)
(m)
倾覆稳定
整体稳定
----------------------------------------------------------------------
[土层信息]
----------------------------------------------------------------------
土层数
10
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
7.100
外侧水位深度(m)
1.000
内侧水位是否随开挖过程变化
否
内侧水位距开挖面距离(m)
---
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法
----------------------------------------------------------------------
[土层参数]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角
(m)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kPa)
(度)
1
杂填土
1.80
18.7
8.7
33.50
13.80
2
淤泥质土
1.90
17.0
7.0
13.30
9.00
3
粘性土
1.10
18.0
8.0
18.30
11.00
4
粉土
8.60
17.4
7.4
14.90
9.00
5
淤泥质土
7.60
17.2
7.2
---
---
6
粉土
1.60
18.5
8.5
---
---
7
淤泥质土
5.20
17.6
7.6
---
---
8
粘性土
6.80
17.2
7.2
---
---
9
粘性土
1.80
19.5
9.2
---
---
10
粉土
6.10
18.6
8.6
---
---
层号
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角
水土
计算方法
m,c,K值
抗剪强度
擦阻力(kPa)
水下(kPa)
水下(度)
(kPa)
1
14.1
28.50
10.80
合算
m法
5.78
---
2
5.2
8.30
6.00
合算
m法
2.05
---
3
12.8
13.30
8.00
合算
m法
3.15
---
4
5.2
9.90
6.00
合算
m法
2.21
---
5
10.0
11.30
6.50
合算
m法
1.33
---
6
20.3
14.10
8.70
合算
m法
2.05
---
7
13.2
14.50
7.50
合算
m法
1.83
---
8
17.2
17.20
8.50
合算
m法
2.32
---
9
50.1
31.80
14.40
合算
m法
5.89
---
10
23.1
26.40
11.30
合算
m法
4.06
---
----------------------------------------------------------------------
[支锚信息]
----------------------------------------------------------------------
支锚道数
2
支锚
支锚类型
水平间距
竖向间距
入射角
总长
锚固段
道号
(m)
(m)
(°)
(m)
长度(m)
1
内撑
1.000
1.000
---
---
---
2
内撑
1.000
2.700
---
---
---
支锚
预加力
支锚刚度
锚固体
工况
锚固力
材料抗力
材料抗力
道号
(kN)
(MN/m)
直径(mm)
号
调整系数
(kN)
调整系数
1
0.00
882.00
---
2~
---
1568.00
1.00
2
0.00
882.00
---
4~
---
1568.00
1.00
----------------------------------------------------------------------
[土压力模型及系数调整]
----------------------------------------------------------------------
弹性法土压力模型:
经典法土压力模型:
层号
土类名称
水土
水压力
主动土压力
被动土压力
被动土压力
调整系数
调整系数
调整系数
最大值(kPa)
1
杂填土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
淤泥质土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
4
粉土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
5
淤泥质土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
6
粉土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
7
淤泥质土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
8
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
9
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
10
粉土
合算
1.000
1.000
1.000
10000.000
----------------------------------------------------------------------
[工况信息]
----------------------------------------------------------------------
工况
工况
深度
支锚
号
类型
(m)
道号
1
开挖
1.500
---
2
加撑
---
1.内撑
3
开挖
4.200
---
4
加撑
---
2.内撑
5
开挖
7.100
---
----------------------------------------------------------------------
[设计结果]
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
[结构计算]
----------------------------------------------------------------------
各工况:
内力位移包络图:
地表沉降图:
----------------------------------------------------------------------
[整体稳定验算]
----------------------------------------------------------------------
计算方法:
瑞典条分法
应力状态:
总应力法
条分法中的土条宽度:
1.00m
滑裂面数据
整体稳定安全系数Ks=0.852
圆弧半径(m)R=14.089
圆心坐标X(m)X=-0.657
圆心坐标Y(m)Y=6.149
----------------------------------------------------------------------
[抗倾覆稳定性验算]
----------------------------------------------------------------------
抗倾覆安全系数:
Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力
决定;对于锚杆或锚索,支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。
注意:
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
工况1:
注意:
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)
1内撑0.000---
2内撑0.000---
Ks=6.774>=1.200,满足规范要求。
工况2:
注意:
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)
1内撑1568.000---
2内撑0.000---
Ks=18.903>=1.200,满足规范要求。
工况3:
注意:
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)
1内撑1568.000---
2内撑0.000---
Ks=6.160>=1.200,满足规范要求。
工况4:
注意:
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)
1内撑1568.000---
2内撑1568.000---
Ks=10.019>=1.200,满足规范要求。
工况5:
注意:
锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)
1内撑1568.000---
2内撑1568.000---
Ks=6.575>=1.200,满足规范要求。
----------------------------------------------
安全系数最小的工况号:
工况3。
最小安全Ks=6.160>=1.200,满足规范要求。
----------------------------------------------------------------------
[抗隆起验算]
----------------------------------------------------------------------
Prandtl(普朗德尔)公式(Ks>=1.1~1.2),注:
安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97(冶金部):
Ks=1.149>=1.1,满足规范要求。
Terzaghi(太沙基)公式(Ks>=1.15~1.25),注:
安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97(冶金部):
Ks=1.240>=1.15,满足规范要求。
[隆起量的计算]
注意:
按以下公式计算的隆起量,如果为负值,按0处理!
式中δ———基坑底面向上位移(mm);
n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;
ri———第i层土的重度(kN/m3);
地下水位以上取土的天然重度(kN/m3);地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3);
hi———第i层土的厚度(m);
q———基坑顶面的地面超载
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- 22 浙江 大桥 水中 钢板 围堰 结构设计 计算 secret