钢板桩设计计算

钢板桩设计计算

钢板桩设计计算及施工方案

本标段施工范围内共有75个承台，分8种类型：

A类承台:下部采用9根φ1.0 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×7m（横×顺）, 厚2.4m。主要适用于30+30m跨径组合；

B类承台: 下部采用9根φ1.2m 钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×8.2m（横×顺）, 厚2.6m。主要适用于40+40m跨径组合；

C类承台: 下部采用8根φ1.0 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×7m（横×顺）, 厚2.4m。主要适用于25+25m跨径组合；

D类承台: 下部采用8根φ1.2 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×8.2m（横×顺）, 厚2.6m。主要适用于30+40m跨径组合；

E类承台: 下部采用6根φ1.2 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×5.34m（横×顺）, 厚2.5m。主要适用于25+30m跨径组合（斜交20°）；

F类承台: 下部采用9根φ1.2 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×8.34m（横×顺）, 厚2.6m。主要适用于33.5+33.5m跨径组合（斜交20°）；

G类承台: 下部采用9根φ1.2 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×8.872m（横×顺）, 厚3.0m。主要适用于40+40m跨径组合（斜交40°）；

H类承台: 下部采用10根φ1.0m钻孔灌注桩，承台尺寸为27.0×4.5m（横×顺）, 厚 1.5m。主要适用于桥台基础；拟采用拉森Ⅳ型钢板桩实施围护，以确保基坑安全开挖、承台结构和墩身结构的顺利施工。

二、地质情况

根据地质勘察报告显示：勘察深度范围内（河床底至钻孔桩底）可分为7个地质单元层，钢板桩深度主要在：⑴层为近代人工堆填土，⑵黄～灰黄色粘土和灰黄～灰色砂质粉土,(3)灰色粉质粘土

三、钢板桩施工方案

1、钢板桩的选用

根据工程所在地场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方

形成半封闭箱型结构。钢材屈服强度值f y=235N/mm2，钢材抗压强度设计值f=215N/mm2。2I40a工字钢惯性矩/静力矩（Ix /Sx）=68.2cm，截面模数=2180cm3。

a.支承力：

18.8×0.49×2.13×（2.13+1.87）/2=78.49kN/m

P2=78.49×10/7=112.13kN

b.弯距

M max=112.13×2.252/8=49.67kN·m

σmax=49.67×106/（2180×103）

=17.68N/mm2＜f y=235N/mm2，满足要求。

c.剪力

τ=RSx/(Ix×t)

=R/( t×Ix/Sx)

=94.18×103/(5×10-3×68.2×10-2)

=32.88MPa＜[τ]=120MPa，满足要求。

（4）横桥向支撑杆，采用φ300×10的钢管，支撑在顺桥向支撑上，型钢与钢管之间满焊连接。

钢管外径D=300mm，管壁厚度d=10.0mm，钢材屈服强度值

f y=235N/mm2，钢材抗压强度设计值f=215N/mm2。

①钢管截面积

A=1/4π(D2-d2)=π/4×(302-282)=91.06cm2

②钢管的回转半径

截面惯性矩I=π×(D 4-d 4)/64=π×( 304-284)/64=9584.1cm 4

截面回转半径i=(I/A)1/2=(9584.1/91.06)1/2=105.25cm

③钢管的长细比

λ=l/i=2150/105.25=20.4<[λ]=150,满足要求。

④钢管的稳定性

σ=P/A=262600/9106=28.8N/mm 2＜fy=215N/mm 2,满足要

求。

（6）钢板桩入土深度X ：

采用盾恩近似法计算钢板桩入土深度。

如右图所示，Kn=r(Kp-Ka)=18.8×(2.05-0.49)=29.328 KN/m 3

e 1=MQ=rKaH=18.8×0.49×5.06=46.613 KN/m 2

DB ＇板桩上的荷载GDB ＇N ＇一半传

至D 点，另一半传至土压力MR ＇B ＇，

故有rKaH （L+x ）/2=r(Kp-Ka)x 2/2

即r(Kp-Ka)x 2- rKaHx- rKaHL=0

由上面计算知，支撑距基坑底的1.87m ，

即L=1.87m ，代入上式，得，x=2.69m

钢板桩入土深度9-4.5m=4.4m>2.69m ，满

足要求。

(7) 基坑底部的隆起验算 考虑地基土质均匀,依据地质勘察资料,其土体力学指标如下:

D L B R G

Q N ＇B ＇O R ＇Kn x r（Kp-Ka）x

r=18.8 KN/m3，c=21.1Kpa，q=20 KN/m2

由抗隆起安全系数K=2πC/（q+rh）≥1.2

则：

h ≤(2πC -1.2q)/1.2r

≤(2*3.14*21.1-1.2*20)/1.2*18.8

≤ 4.8m

即钢板桩周围土体不超过4.8m时，地基土稳定，不会发生隆起。实际施工中，尽量减小坑沿活载，同时适当降低板桩侧土体高度(坑外堆土最大允许高度3m)，以避免基坑底部的隆起。

（8）基坑底管涌验算(按水中墩验算)

根据不发生管涌条件：

K=（h＇+2t）r＇/ h＇rw≥1.5

r＇=rs-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m3, t=4.5m h＇=4.0m rw=10.0 KN/m3

则K=(4+2×4.5) ×8.8/4×10

=2.86＞1.5

即当钢板桩入土深度4.5m时，满足条件，不会发生管涌。

（9）坑底渗水量计算：

Q=K×A×ι= K×A× h＇/( h＇+2t)

根据设计地质资料，土的综合渗透系数取0.08m/d

则Q=(0.08×9.4×10×4)/(4+2×4.5)

=2.31m3

根据其渗水量的大小，为到达较好的降水效果利于承台施工，在承台外侧与钢板桩之间可设置2个降水井。

（10）围囹和支撑杆布置方式

钢板桩打入土体后，进行围堰内基坑开挖。当开挖至距钢板桩顶端2.63m处，进行围囹和支撑施工。围囹采用2I40a工字钢，支撑杆采用三道等间距横桥向直撑，支撑杆采用φ300mm×10mm的钢管。工字钢之间采用□500 mm×500mm×10mm钢板每隔1米进行两面满焊连