1、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（TB10002.3-20
2、05 J462-2005）（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，
3、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）mGS28-4.885 2.5 7.2X9.21.96.94 GS27-4.585 2.5 7.2X9.21.96.64 GS24-4.634 2.5 7.2X9.21.86.58 GS23-4.994 2.5 7.2X9.21.86.94 GS22-4.654 2.5 7.2X9.21.86.60 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
4、程墩中心里程GS23SG-XZ07CK0+621.97CK0+647.176GS24SG-XZ06CK0+710.07CK0+697.176GS27SG-XJ02CK0+796.27CK0+788.176GS28SG-XZ03CK0+918.47CK0+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(kN/m3)内摩擦角c()粘聚力Cc(kpa)侧阻力fs(kpa)1a杂填土1.8-0.0318.713.833.514.13淤泥质粘土1.9-1.9317.09.013.35.21粘土1.1-3.0318.011.018.312.82-2淤泥质粉质粘土8.6
5、-11.6317.49.014.95.23淤泥质粘土7.6-19.2317.29.516.310.02粉质粘土1.6-20.8318.511.719.120.31-1淤泥质粉质粘土5.2-26.0317.610.519.513.22粘土6.8-32.8317.211.522.217.22粘土1.8-34.6319.217.436.850.12粉质粘土6.1-40.7318.614.331.423.1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-X
6、Z07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9.2m7.2m，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12m10m，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
7、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
8、(Mpa)抗拉、压、弯抗剪承压1工字钢/工36a(Q235)腰梁2151253253钢板桩/400X170X15.5(Q295bz)桩2954.1.3、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；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
9、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0.5
10、m）；（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
11、建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数01.00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)120.000- 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
12、 -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1.8018.78.733.5013.802淤泥质土1.9017.07.013.309.003粘性土1.1018.08.018.3011.004粉土8.6017.47.414.909.005淤泥质土7.6017.27.2-6粉土1.6018.58.5-7淤泥质土5.2017.67.6-8粘性土6.
13、8017.27.2-9粘性土1.8019.59.2-10粉土6.1018.68.6-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)114.128.5010.80合算m法5.78-25.28.306.00合算m法2.05-312.813.308.00合算m法3.15-45.29.906.00合算m法2.21-510.011.306.50合算m法1.33-620.314.108.70合算m法2.05-713.214.507.50合算m法1.83-817.217.208.50合算m法2.32-950.131.8014.40合算m法5
14、.89-1023.126.4011.30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1.0001.000-2内撑1.0002.700-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10.00882.00-2-1568.001.0020.00882.00-4-1568.001.00- 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
15、填土合算1.0001.0001.00010000.0002淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0003粘性土合算1.0001.0001.00010000.0004粉土合算1.0001.0001.00010000.0005淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0006粉土合算1.0001.0001.00010000.0007淤泥质土合算1.0001.0001.00010000.0008粘性土合算1.0001.0001.00010000.0009粘性土合算1.0001.0001.00010000.00010粉土合算1.0001.0001.00010000.000-
16、 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
17、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
18、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 =
19、 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 = 1.11.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部): Ks = 1.149 = 1.1, 满足规范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks = 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(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 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
