钢板桩围堰检算

钢板桩围堰检算

一、验算依据

(1) 《深基坑工程设计施工手册》(龚晓南主编)建筑业出版社，2004.7。

(2)《基础工程》(凌治平、易经武主编)人民交通出版社，2004.7。

(3) 钢结构设计规范(GB50017-2003)。

(4)《简明施工计算手册》(第四版)(汪正荣主编)中国建筑工业出版社2016.1。

二、工程概况

4#墩承台尺寸9.25×9.25×3m，承台顶标高为20.02m，填土顶标高为29.4m。

4#墩钢板桩围堰内径12.25×12.25m，围堰结构如下图：

三、基本资料：

1、地质资料

根据现场情况填土土质、根据地质报告，取内摩擦角为

15度，容重为18.5kN/m3，土层粘聚力C＝40kPa，主动土压力系数：Ka＝tg(45－φ/2)＝0.589，被动土压力系数：Kp＝tg(45＋φ/2)＝1.7，施工荷载不考虑。土压力和水压力按水土合算原则计算(砂性土为水土分算)，因土体特征性依据规范估取，故不考虑粘聚力影响，以抵消估取数值的不准确性。

2、结构参数

围堰钢板桩采用拉森IV型钢板桩，截面模量为2037cm/m。

3、钢板桩长度24m，桩顶至开挖面高度为14.38m，开挖面至桩底高度为9.62m。

四、计算内容：

1、反弯点的确定，即利用钢板桩上土压力等于零的点作为反弯点位置，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：

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2

KKpyPbKay

式中 Pb－基坑底面处钢板桩墙后的主动土压力强度值； K－被动土压力修正系数，土的内摩擦角为15度时，K取1.4；

w－水容重； －土体容重；

h－基坑开挖深度；

h13.4m18.5*13.4*0.589146kpa parhkpa146ay4.4mr(kkpka)18.5(1.4*1.70.589)照等弯矩法，桩顶悬臂端最大长度的确定：

h36[]WKa2、按

＝2.8m

设置六层支撑，每层之间的间距为： h1=1.1*2.8=3.1m h2=0.88*2.8=2.4m h3=0.77*2.8=2.1m h4=0.70*2.8=2.0m h5=0.70*2.8=1.8m

3、按等值梁法计算钢板桩内力，钢板桩计算宽度按1m： 受力简图为： 0.0-28.4-59.9-84.3-105.6-125.9-144.2-146.00.0 反力图：

弯矩图：

钢板桩抗弯强度检算：

Mmax14210669.7Mpa[]200Mpa，满足条件。6W2.03710

4、内支撑检算（按平面钢架结构计算）：

（1）一至二层钢支撑采用单根I40b工字钢，Fmax=158.1KN/m，则：

受力图： -158.1-158.1.1-158.1-158.1-158.1-158-158.1-158.1.1-158-158.1-158.1-158.1-158.1-158.1-158.1-158.1-158.1.1-158.1-158.1-158.1-158.1-158.1.1-158-158

组合应力图：

max159.8Mpa[]1451.3188.5Mpa（临时结构容许应力取1.3系数）剪切应力图：

max62.9Mpa[]851.3110.5Mpa（临时结构容许应力取1.3系数） （2）第三至四层钢支撑采用双拼I40b工字钢，Fmax=227KN/m，则： 受力图： -227.0.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0-227.0 组合应力图：

max115.5Mpa[]1451.3188.5Mpa（临时结构容许应力取1.3系数）剪切应力图：

max45.4Mpa[]851.3110.5Mpa（临时结构容许应力取1.3系数） （3）第六层钢支撑采用三拼I40b工字钢，Fmax=444KN/m，则： 受力图： -444.0-444.0.0-444-444.0-444.0.0-444.0-444.0-444.0-444.0-444.0-444-444.0-444.0-444.0-444.0-444.0-444.0-444.0-444-444.0.0-444-444.0-444.0-444.0.0 组合应力图：

max150.5Mpa[]1451.3188.5Mpa（临时结构容许应力取1.3系数）剪切应力图：

max59.2Mpa[]851.3110.5Mpa（临时结构容许应力取1.3系数）

5、钢板桩零点以下入土深度χ的确定：

采用等值梁法计算原理，土压力零点处的支撑反力与该点以下钢板桩土压力对桩底的力矩平衡，假设土压力零点以下钢板桩埋深为x，建平衡方程：

P0x(KKp－Ka)6x3

x6p0674.83.7m

r(kkpka)18.5(1.41.70.589)

钢板桩入土深度计算：

t0＝x＋y＝4.4＋3.7＝8.1m

钢板桩长度 l＝14.4+8.1＝22.5m，采用24米长钢板桩。

6、钢板桩稳定性验算 （1）基坑底的抗隆起验算：

根据现场情况填土土质、根据地质报告，取内摩擦角为15度，容重为18.5kN/m3，土层粘聚力C＝40kPa，基坑开挖深度为10m。根据《简明施工手册》第四版（江正荣、朱国梁编著）板桩基坑底隆起验算公式，计算出抗隆起安全系数：

K

223.14401.361.（安全）2 qH18.510

（2）基坑底的管涌验算：

根据《简明施工手册》第四版（江正荣、朱国梁编著）的基坑底不发生管涌的条件公式计算：

K(h'2t)'(13210)8.52.161.（安全）5 h'w1310h’-基坑开挖深度 t - 钢板桩入土深度 γ’－基底土的浮容重 γw－水的浮容重

上述公式中没有考虑基底土与钢板桩之间的抗浮摩擦力，计算结果更趋于安全。