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1、一、 说明 金溪大桥主墩（2 #墩）桩、承台，水深 6m 多，拟定采用钢 板桩，围堰抽干水施工，为加快施工进度，用钢板桩将左右幅两 个承台围起来一起同时施工。 本方案主要考虑施工方便采用悬臂板桩不设支撑，其长、宽 方向，每边加宽 1m 作为工作面，以及施工抽水之用。 施工方法： 1） 先每隔 5m 打 48mm 钢管桩，定位设置导框架，导框架 采用 I326 焊接在钢管桩上，形成一框架整体，然后施打钢板 桩。 2） 施打钢板桩之前，先将基底用抓斗船挖平整至-3.0m 高程， 然后施打钢板桩。 3） 围蔽面积较大要设置足够的抽水泵，确保施工顺利实施。 二、基本资料 1） 钢板桩顶高程：+3.0m
2、（比最高潮水位高 30cm） 2） 最高潮水位：+2.7m 3） 水下承台桩顶标高：-3.0m 4） 地质资料： r 湿 =1.64T/m3 0 =76Kpa（容许承载力） C =12 Kpa（平均粘聚力） =17 (内摩擦角均值 ) K= 0.59（修正系数） 二、 悬臂钢板桩的计算： 1、采用试算求出 l1 值： 设板桩的入土深度 l1=12m a）P = rh2= 105.72=16.245 吨 b)计算被动土压力： Pe=rtg2(45+ ) l12K =0.64tg253.5 1220.59 1 2 ） ）承 台 底 高 程最 高 潮 水 位 悬 臂 式 板 桩 计 算 简 图板 桩
3、 顶 高 程 2 1 2 1 2 1 2 =49.75 吨 P = rh2= 1122=72 吨 则：P e=49.75+72=121.75 吨 c)对 O 点取力矩： M e= 12121.75=487 TM M =（ 5.7+12）16.245=225.81 T M K= = =2.162（合符要求） 取板桩的入土深度为 12m。 2.采用试算求出 l2 值： g 点是剪力为零的点，令 P e=P 就可计算出 l2 值。 设：l 2=4.385m 则： 水压力：P = rl22= 14.3852=9.61 吨 被动土压力：P e= rl22 tg2(45+ ) 0.59 = 0.644.3
4、852tg253.500.59 =6.63 吨 P e=9.61+6.63=16.24 吨 为此：P e= P =16.24 吨(则 L2=4.385m 合符要求) 3.计算 dgh 的合力： 1 2 1 2 1 2 1 3 Me M 487 225.81 1 3 1 2 1 2 1 2 17 2 =16.245 水压力：P = rH2 = 4.38521=9.61 吨 土压力：P e = rh2tg2(45+ )k =0.50.644.38521.8260.59 =6.63 吨 总压力 P e =9.61+6.63=16.24 吨 以 g 点为中心取力矩： M1=（ 1.9+4.385）P
5、=6.28516.24=102.07 TM M2=16.241.46=23.71 TM Mmax= M1- M2=102.07-23.71=78.36 TM = = =489.75kg/cm21200kg/cm 2 采用拉森型：W=16000cm 2 采用的板桩的总长度为 18m。 二、采用单锚浅埋板桩： 单锚浅埋板桩，假定上端为简支，下端为自由支承，这种板 1 2 1 2 2 Mmax W 7836000 16000 1 2 桩相当于单跨简支梁。 作用在墙后为主动土压力，作用在墙前为被动土压力。 （计算简图） 设板桩的入土深度为 3.8m BG=rH=15.7=5.7 吨 1.计算主动土压力
6、： BG= rH=15.7=5.7 吨 DF= rH+ rHtg2(45- ) =9.5+0.643.80.548=10.83 吨 Ea=3.8（ ）=31.41 吨 5.7 B G M Ea D F 3.8m 2 5.7+10.83 2 10.83 合力的作用点： BM= （ ）= =2.1m Ha=5.7+2.10=7.8m 2.计算被动土压力： 水压力： rH2= 13.82=7.22 吨 被动土压力： rH2 tg2(45+ ) k =0.50.643.821.8260.59 =4.98 吨 合计：Ep=7.22+4.98=12.2 吨 HP=8.23m 计算：t= = = = =3.
7、89m 通过计算：入土深度采用 3.8m 是合符要求的。 3.求 RA 的支座反力： x=0 则 RA=Ea-Ep=31.41-12.2=19.21 吨 4.求最大弯矩 3.8 3 5.7+210.83 5.7+10.83 3.8 3 27.36 16.53 1 2 1 2 1 2 2 (36.6-62.82)5.7 219.21 (3Ep-2Ea)H 2（Ea-Ep ） 149.45438.42 （312.2-2 31.41）5.7 2（31.41-12.2）=19.2 =12.吨=31.4 Mmax= Mmax= = =12.8TM = = =80kg/cm2 =1200kg/cm 2 拉
8、森型：W=16000cm 3 板桩的总长度 10m，需设顶端支撑。 三、采用单锚式深埋板桩 单锚式深埋板桩，上端为简支，下端为固定支承，其计算采 用等值梁法。 1、计算钢板桩前后的压力强度 H=5.7m BE=rH=5.7 吨，P b=5.7 吨 Ea7.80.43 8.23 31.417.80.43 8.23 Fab L Mmax W 1280000 16000用 等 值 梁 法 计 算 单 锚 深 埋 板 桩 计 算 简 图 Pb r(KKp-Ka) 17 2 17 2 Mmax W y= 式中：K p被动土压力系数 Kp=tg2(45+ )= tg2(45+ )=1.826 Ka=tg2
9、(45- ) = tg2(45- ) =0.548 K被动土压力修正系数 K=0.7 则：y= = =4.75m 对 A 点取力矩 Po（4.75+5.7 ）=5.7 5.7 Po= = =3.1 吨 x=0 RA=5.7-3.1=2.6 吨 按简支梁计算： 最大弯矩：M max= = =14.77 吨 X= Po=3.1 吨 X= X= = 15.5 =3.94m to=x+y=4.75+3.94=8.69m t=1.1to=9.6m t-to=9.6-8.69=0.91m 板桩的入土深度为：9.6m 板桩总长取 16m，拉森 型 W=16000cm3 = = =92.3kg/cm21200
10、 kg/cm 2 2 2 5.7 1.64（0.71.826-0.548） 5.7 1.2 5.75.7 10.45 32.49 10.45 Faab L 5.75.74.75 10.456Po r(kkp-ka) 63.1 1.64（0.71.826- 0.548） 18.6 1.2 1477000 16000 地 基 隆 起 计 算 简 图 1、板桩稳定性验算： 板桩的入土深度除保证本身的稳定外，还应保证基坑底部在 施工期间不会出现隆起和管涌现象。 在水压力 G 的作用下，下部的软 土地基沿圆柱 BC 产生滑动和破坏， 则失去稳定的地基上绕圆柱面中 心轴转动。 则：转动力矩： Mov=G
11、=(q+rh) 稳定力矩： Mr =x（xd） 水下饱和土时 =0（抗剪强度） 则隆起安全系数： K= 1.2 假设土层为匀质时，则 K= 1.2 本方案：q=0 , r=10KN , h=5.7m , C=12Kpa 则：K= = =1.321.2 不会隆起。 X 2 X2 2 Mr Mov 2c q+rh 23.1412 105.7 75.36 5.7 计 算 简 图=12（5.72.基底管涌验算： 当抽干水施工时，有可能发生管涌或流砂现 象，为了施工安全，应防止这种现象的发生。 K= 1.5 K管涌安全系数 1.52 J 水头梯度 r土的浮溶重 j=jrw= rw 代入上式整理得： t
12、r土的浮溶重，0.64 吨/m3 ，K=1.5，h=5.7m rw地下水的重度 1 吨 则 t= = =3.83m 因此，不会产生管涌现象。 r j h h+2t khrw-rh 2r 1.55.71-0.645.7 20.648.55-3.651.28 吨 /3、钢板桩面层支撑验算（单锚深埋板桩）验算纵向 2I45 按 3 跨连续梁计算 Mmax=0.1ql2=0.12.610.182=26.94TM 每条承受的弯矩： Mmax= 26.94=13.47TM I456 W=1500.4cm3 = = =897.52kg/cm21700kg/cm 2 剪力：V=0.6ql=15.88T 挠度
13、=K K=0.677 = Q=15880kg S=887.1cm3 I=33759cm4 =13.5mm = = =309.1kg/cm2 =1000kg/cm2 = k = 0.677 = 0.677= 0.677 =0.266cm 1 2 M W 1347000 1500.8 ql4 100EI QS I 15880887.1 337591.35 14087148 45574.65 ql4 100EI 260010739.67 2.110833759 27923142 70893900105 L 400 1018 400 2.610.184 100 2.110633759 f= = =2.
14、55cm Wf 合符要求。 1.横向支撑荷载： 10.182.6T/m=26.46T 2.杆端的连接： Lo= oL o=1(查钢结构表 3-14) Lo=110.18=10.18m 3.长细比的计算： =L o/r r回转半径，壁厚为 8mm = = =16.7cm = =61=150 =0.837（查钢结构附录） A=（R 2-R12）=3.14（24 2-23.22） =3.1437.76=118.57（cm 2） 按强度验算： = =223.2kg/cm21000kg/ cm 2(安全) 按稳定性验算： = =266.62150 kg/ cm2(安全) 四、结论 通过以上对钢板桩几种不
15、同受力情况的计算和稳定性验算。 1） 悬臂板桩 2） 单锚式浅埋板桩 d2+d12 4 482+46.42 4 1018 16.7 N A 26460 118.57 N A 26460 118.570.837 3） 单锚式深埋板桩 4） 板桩稳定性验算 结合本工程所具备的条件，和施工现场实际情况进行综合分 析比较，结论如下： 1、 用钢板桩的型号，采用拉森型，各种受力情况均合符要求 但要考虑今后的复用机会，建议采用拉森型，强度大。 2、 悬臂板采用的板桩 18m 较长，耗用量较大，但桩顶不需设 置支撑稳定性最佳，条件许可应尽量采用，其入土深度 12m。 3、 单锚式浅埋板桩，采用的板桩长度 1
16、0m 比较短，其入土深 度 3.8m，耗用量相对来说较小，但板桩的稳定性较差，容 易引起管涌，不宜采用，板桩顶的支撑用量最大。 4、 单锚式深埋板桩，采用的板桩计算长度 16m，计算入土深度 9.6m，稳定性验算满足要求，板桩顶的支撑相对于单锚浅埋 板用量较少，可以采用，但板桩的长度最少也不能少于 12m。 最终意见：尽量采用悬式和单锚深埋式的两种板桩。 附钢板桩规格性能表 钢板桩规格性能 截面尺寸 规格 b h t1 t2 每延米面积 （ mm2） 每延米重量 （kg） 每延米截面积 （mm 3） 拉森 400 290 13.0 8.5 19800 60 1600000 拉森 400 310 15.5 11.0 23600 74 2037000 拉森 420 350 20.5 12.0 30300 100 3000000 拉森 420 440 22.0 14.0 37000 121.8 42000000 鞍 420 310 15.5 10 24700 77 2042000