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顶进框架涵后背计算
顶进框架涵后背计算
一、计算资料
通过对顶进涵的顶力计算,顶进时最大顶力为1444t,每米的背墙顶力
为103.14t,后背宽(B)为14m该涵采用钢轨桩后背墙,钢轨桩长6.0m,钢轨桩入土深为2.0m,钢轨桩后背浆砌片石,墙高3.8m,浆砌片石后2.0m,宽14n。
钢轨桩每米布置5根,在钢轨桩处设钢轨后背梁,断面尺寸为2.1m
X0.6m,长14m线路采用D24梁进行加固,支墩分别采用直径0.8m与1.25m深渡为6.5m的混凝土支墩。
二、后背墙的检算
2.1根据朗金理论土压力计算墙后每延米的被动土压力为:
Ep二丄yH2tg2(45①/2)
2
式中:
丫:
土容重,取1.6t/m3;
h:
钢轨桩长(m;
①:
土的内摩擦角,因地质为混砂性粘土,取①=40°;
因根据千斤顶作用点与后背被动土压力Ep重合的假定,而主动土压力
Ea远小于Ep,Ea可忽略不计,贝心
P=Ep
涵洞在顶进时需要的最大顶力为
延米的顶力为:
P=1444/14=103.14t/m
则钢轨桩总长H为:
H—r-2P=5.30m
飞丫tg(45①/2)
D=H=5.30/3=1.77m
3
而千斤顶底面直径为50cm,则半径r=25cm。
D仁D-r=1.77-0.25=1.52m
为保证一定的安全度,实际施工时钢轨桩入土深为1.2Di,则实际入土深
度为:
1.2x1.52=1.82m
钢轨桩总长为H+0.2D=5.30+0.2x1.52=5.60m
计算的钢轨桩入土深度及钢轨桩总长符合设计要求的入土深度2.0m及
钢轨桩长总6.0m的要求。
2.2确定后背土堆高h
h二H-D仁5.60-1.52
=4.08m
2.3钢轨桩截面设计:
检算后背土堆的稳定,钢轨桩仅抵抗滑板面
H
以上后背土堆的主动土压力
M=^h
3
式中:
Ea=Yh2tg2(45①/2)
2
=1.6x4.082xtg2(45-40/2)/2=2.683t/m
M=2.683x4.08/3
=3.38(t-m)
根据材料力学公式:
刀W=M,n=」W
[刃W
式中[门:
钢材的允许应力=170mpa因钢轨采用P50轨,W=287.2cm3
..3
刀W=3.38X106/17000=210.77cm
n=210.77/287.2=0.8
每米布置5根钢轨符合设计要求。
2.4后背土堆稳定的检算
后背土堆稳定的条件是钢轨桩埋深必须满足静力平衡条件,即作用于
F=0)和结构绕根部自由端弯矩
结构上的全部水平方向作用力平衡条件(刀总和(刀M=0为零。
2.4.1由刀F=0
后背土堆稳定计算简图
贝卩:
Ep+E-Ea=O
式中:
Ep=YD1'2tg2(45+①/2)/2
Ea=YH2tg2(45-①/2)/2
E二
E:
滑板阻力。
U:
滑板摩阻系数=0.4
+每纵向米滑板重
卩:
为每纵向米箱体重
卩=24.25+14X0.2X2.5=31.25t
E二=0.4X31.25=12.5t
贝
D1、=(0.5yH2tg2(45①/22卩U\Ytg2(45__①/2)
进行计算D1',为不解,D仁1.52m,水平方向不会移动。
2.5后背总体设计图如下
钢筋混凝土厚20
既
有
线
路
.丈二‘MOD力.割工一玄二.H51
221]!
说明:
1、本图为后背图,各部分尺寸均以厘米计;
2、后背采用钢轨桩布置,后背墙宽14米。
每延米布置5根P50钢轨桩,钢轨桩长6.00米,入土2.00米,
3、滑板底因地质较软,夯填60cm厚的碎石土,再浇
筑20cm厚的C20钢筋混凝土。
滑板顶面加设一层厚3mm
的石腊及1mm厚的滑石粉。
做好滑板两侧的排水,浆砌
水沟挖深50cm,以便滑板不受浸泡。
浆砌片石
砂性粘土
后背总体设计图
3.线路加固设计
型便梁
2450
横梁
枕木排
一桩底标高:
71.119
850
1200
2287
—轨顶标高:
78.619
涵顶标咼:
77.34
刁箱体底标高:
72.19
850
挖孔桩
3.1该段线路加固采用D24型施工便梁,两端支撑墩采用挖孔桩,两侧挖孔桩直径为80cm,中间挖孔桩直径为125cm,挖孔桩深为6.5m。
3.2线路加固断面图:
线路加固断面图
3.3D形便梁已经过铁道部鉴定,不必检算。
3.4检算挖孔桩的桩身长度及桩径。
3.4.1双孔重载布置(跨度为24.12m):
220KN
92KN/U
丄16托加
"“中一活载”图
刀MB=0则有
RAx4.8-Px4.8-Px3.3-Px1.8-Px0.3-1/2xqx4.82=0RA=515.5KN
由竖向刀F=0,得RB=(220x3.75+16.62x92)/2-RA=661.52KN
所以RA支座反力大,该处为最不利荷载。
D型便梁重计算:
梁体总重为46.902吨跨度24.12m
桩位布置图图
主纵梁
轨道
3.4.2桩长计算
根据该涵的地质钻探资料,从轨面下0-6.25米为人工填筑土及粉质黏
土,承载力为150kpa,6.25米以下为灰岩、砂岩,承载力为350kpa。
将桩底置于灰岩层,取桩长6.5米。
由于在顶进施工时土体开挖会使桩部分暴
露,在计算桩承载力时,摩擦力部分按4m长计算。
按土的阻力确定单桩轴
向容许承载力,共容许承载力为:
:
N]=更(fixLi)/2+moX
S1=3.14X0.8=2.512m,
S2=3.14x1.25=3.925m
2
A仁nX①12/4=0.502m2
2
A2二nX①22/4=1.227m2
Mo=1[门=350kpa
桩身自重G1=A1XHX25=0.502X6.5X25=81.6KN
G2=A2XHX25=1.227X6.5X25=199.4KN
:
N]①80=S1E(fixLi)/2+moXA1X[门
=2.512X(150X3.75+350X0.25)/2+1X0.502X350
=992.1KN
①80cm的挖孔桩总重N+G仁444.8+81.6=526.4KN<[N]①80=992.1KN
:
N]①125=S2E(fixLi)/2+moxA2X[门
=3.925X(150X3.75+350X0.25)/2+1.227X350
=1705.1KN
如上图,双向重载时,①125cm的挖孔桩承受的荷载可考虑为661.52KN
X2=1323.04KN,
贝卩:
N+G2=1323.04+199.4=1522.44KN<[N]①125=1705.1KN均满足支撑需要。
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