钢板桩基坑计算

XX大桥钢板桩支护计算书1、钢板桩围堰设计的总体思路取主塔承台基坑钢板桩围堰进行计算，主塔墩承台（14#墩）24.65m×20.5m×5m，围堰各边沿承台外侧1.5m线性布置。钢板桩选用桩长9m、宽度0.575m的WRU13-575型钢板桩，，其主要技术参数为：I=24224cm4/m，W=1346cm3/m，Q=74.5kg/m。为了不影响后续承台施工，采用双排钢板桩，双排钢板桩背靠背施打，两排钢板桩顶部内外侧设置2[20a槽钢，利用M20螺栓联成整体增加刚度，不设内支撑。考虑到基坑深度较大，地下水系丰富，需进行水下混凝土封底，封底砼标号为C20，封底厚度为0.5米。钢板桩围堰在钻孔灌注桩施工完后进行，围堰不作为承重结构，只承受动土压力、静水压力。2、设计资料（1）钢板桩顶高程H1：+0.50m施工水位H2：±0.00m（2）开挖底面标高H3：-4.00m开挖深度H：4.50mq=20KN/m2450双排钢板桩最大开挖线H2=±0.00mH1=+0.50mH3=-4.0m钢板桩围堰立面示意图（3）砂质土的容重加全平均值γ：18KN/m3（路桥施工常用数据手册P63页）内摩擦角加全平均值Ф：30°（路桥施工计算手册P108页）粘聚力加全平均值c：5；孔隙比e：0.75。（路桥施工常用数据手册P355页）（4）地面超载q：20.0KN/m2（5）基坑开挖长a=27.05m基坑开挖宽b=22.9m（6）选用WRU13-575型钢板桩，其主要技术参数为：I=24224cm4/m，W=1346cm3/m，Q=74.5kg/m。3、荷载计算（1）作用于板桩上的土压力强度及压力分布图主动土压力系数：ka=tg2(45°-φ/2)=tg2(45-30/2)=0.333被动土压力系数：kp=tg2(45°+φ/2)=tg2(45+30/2)=3板桩外侧均布荷载换算填土高度h土h土=q/γ=20.0/18=1.11m桩顶以上土压力强度Pa1Pa1=γ×h土Ka=18×1.11×0.333=6.65KN/m2水位面处土压力强度Pa2Pa2=γ×(h土+0.5-0)Ka=18×(1.11+0.5-0)×0.333=9.65KN/m2开挖面处土压力强度Pa3(扣除水浮力影响)Pa3=γ×(h土+0.5-0)+（γ-γw）(0+4)Ka=[18×(1.11+0.5-0)+(18-10)×(0+4)]×0.333=20.31KN/m2开挖面处水压力(围堰抽水后)Pa4：Pa4=γw×4=10×4=40KN/m2q=20KN/m2±0.00m40050qa1=6.65KN/m2qa2=9.65KN/m2qa3+qa4=60.31KN/m2y钢板桩土压力分布图(2）计算反弯点位置。假定钢板桩上土压力为零的点为反弯点，设其位于开挖面以下y处，则有：12()piakyKHy整理得：212apiakHyKk式中，1，2——坑内外土层的容重加权平均值；H——基坑开挖深度；Ka——主动土压力系数；Kpi——放大后的被动土压力系数。y=（Pa3+pa4）/(18*3-18*0.333)=1.25m4、钢板桩受力验算本工程采用WRU13-575型钢板桩，其结构尺寸及截面特性如下：型号宽度高度厚度断面积每桩单重每米墙身惯性矩截面模数mmmmmmcm2/mkg/mkg/m2cm4/mcm3/mWRU13-57557536010165.074.5129.524224134623502765双排钢板桩M20对拉螺栓205024652[20槽钢加箍钢板桩平面布置图承台常水位0.00m承台顶标高1.5m双排钢板桩50cmC25封底砼900500102550地面标高0.5m承台底标高-3.5mM20对拉螺栓钢板桩立面图（1）钢板桩抗弯强度验算按悬臂梁计算上部钢板桩，其受力简图如下图所示。每片钢板桩承受0.575m范围内的力。qa1=6.65×0.575=3.82KN/mqa2=9.65×0.575=5.55KN/mqa3=20.31×0.575=11.68KN/mqa4=40×0.575=23KN/m钢板桩受力简图钢板桩计算模型用MIDAS/Civil计算程序，经计算钢板桩受力如下钢板桩支点反力Ra=104.48KN最大剪力:Qmax=104.48KN钢板桩弯距图最大弯距:Mmax=253.37KN.m最大变形量:fmax=13.3×1.2=16mm采用WRU13-575型钢板桩，W=1346×103mm,折算系数β取0.7。σmax=Mmax/(βW)=1.2×253.37×106/（0.7×1346×103×2）=161.35[f]=200MPa(2）钢板桩的最小入土深度计算126(piaQBxKKx=[6*104.48/(18*3-18*0.333)]0.5=3.6最小入土深度t=3.6+1.25=4.85m钢板桩要求总长度L=4.85+4=8.85m选用9m长钢板桩,可以满足要求，实际入土深度5m。5、基坑底部的隆起验算450基坑底面双排钢板桩Hq=20KN/m2TTTγ(H+T)+qγTτ根据普朗特尔公式计算地基承载力系数Nq=eπtgφtg2(45+φ/2)=6.459Nc=(Nq-1)/tgφ=14.919坑内外各层土的天然容重加权γ=18m3土的粘聚力c=5.0KPa故抗隆起安全系数Ks=(γTNq+cNc)/(γ(H+T)+q)=3.281.3满足要求6、基坑底管涌验算KL=2γ'T/γwhw=2γ'T/γwhw=1.871.5满足要求450基坑底面hwq=20KN/m2H±0.00mjw渗透压力分布Tγwh7、坑底渗水量计算根据设计地质资料，亚粘土的综合渗透系数为K=0.0076m/d基坑开挖面积A=a*b=619.445Q=KAi=KAhw/(hw+2T)=1.45m3/d