东吴2#大桥钢围堰受力计算.docx
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东吴2#大桥钢围堰受力计算
基坑支护受力计算工程报请审批单(三)
工程名称:
湄洲湾港口铁路支线工程编号:
致甘肃铁科湄洲湾港口铁路支线监理项目部:
我单位根据施工合同的有关规定已编制完成基坑支护受力计算工程的计算书,并经我单位技术负责人审查批准,请予以审查。
附:
基坑支护受力计算
承包单位(章)
负责人
日期
专业监理工程师审查意见:
审核人:
审核时间:
年月日
总监理工程师审查意见:
审批单位(章):
技术负责人:
审批时间:
年月日
湄洲湾港口铁路支线综合标段
基坑支护受力计算
编制:
审核:
批复:
中铁十九局集团有限公司
湄洲湾港口铁路支线项目部
二〇一二年十一月
DDK8+050框架桥基坑支护受力计算
一、工程概况
DDK8+050栖梧中桥位于莆田市秀屿区,属于剥蚀丘陵地区,地势起伏舒缓,土地肥沃,植被较发育。
中心里程DDK8+050,起讫里程DDK8+005.2~DDK8+094.81,全长为79.6m。
本桥为地方排洪而设,孔跨布置为9-8m。
本桥基底为PHC400AB95型的预应力混凝土管桩,桩长均为14m。
框架主体部位采用C50耐久防腐钢筋混凝土。
桥顶设TQF甲防水层,两侧丙种防水层。
桥头路基两侧设80cm宽,M10浆砌片石检查台阶。
工程地质情况
地质条件上部为素填土3.5米,中部为淤泥深度12米,下部位粉质黏土。
(1)素填土:
,
,Es=3.0Mpa,fi=8Kpa
(2)4淤泥:
,
,C=5.24Kpa,Cu=7.36kpa,Φ=7.36°,Φcu=7.66°,Es=2.17Mpa,fi=5Kpa
(3)1粉质黏土:
,
,C=24.75Kpa,Φu=20.68°,Es=6.02Mpa,fi=5Kpa
二、钢板桩防护设置
DDK8+050框架桥基坑的开挖深度为5.3米,采用拉森Ⅳ型钢板桩,钢板桩四周转角设置350*350H型钢角撑,内设两道350*350H型钢双拼围檩,间距3米。
第一道型钢双拼围檩距原地面1米。
中间用60的钢管和35的双拼工字钢支撑。
最大间距4.6米。
三、深基坑支护计算
①支护模型见下图
②支护设置的基本信息
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
内力计算方法
增量法
支护结构安全等级
一级
支护结构重要性系数γ0
1.10
基坑深度H(m)
5.400
嵌固深度(m)
6.600
桩顶标高(m)
2.0
桩材料类型
型钢
├钢材牌号
Q235
└截面参数
H型钢HW350×350
└抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)
215
└抗剪fv(Mpa)
215
└截面塑性发展系数
1.05
桩间距(m)
0.800
超载个数
1
③基坑四周超载设置
序号
超载类型
超载值
作用深度
作用宽度
距坑边距
形式
长度
(kPa,kN/m)
(m)
(m)
(m)
(m)
1
10.000
0.000
20.000
2.000
条形
---
④土层信息
土层数
2
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
7.000
外侧水位深度(m)
0.500
内侧水位是否随开挖过程变化
否
内侧水位距开挖面距离(m)
---
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法
基坑外侧土压力计算方法
主动
⑤土层参数
层号
土类名称
层厚(m)
重度(kN/m3)
浮重度(kN/m3)
粘聚力(kPa)
内摩擦角(度)
1
素填土
5.00
17.5
7.5
8.00
10.00
2
粗砂
9.50
20.0
10.0
3.00
28.00
层号
粘聚力水下(kPa)
内摩擦水下(度)
水土
计算方法
m,c,K值
抗剪强度(kPa)
1
8.00
10.00
分算
m法
1.80
---
2
3.00
28.00
分算
m法
13.18
---
⑥支锚信息
支锚道数
2
支锚
支锚类型
水平间距
竖向间距
入射角
总长
锚固段
道号
(m)
(m)
(°)
(m)
长度(m)
1
内撑
1.000
1.000
---
---
---
2
内撑
1.000
3.000
---
---
---
支锚
预加力
支锚刚度
锚固体
工况
锚固力
材料抗力
道号
(kN)
(MN/m)
直径(mm)
号
调整系数
调整系数
1
0.00
30.00
---
2~8
---
1.00
2
0.00
30.00
---
4~7
---
1.00
⑦土压力模型及系数调整
弹性法土压力模型:
经典法土压力模型:
层号
土类
水土
水压力
外侧土压力
外侧土压力
内侧土压力
内侧土压力
名称
调整系数
调整系数1
调整系数2
调整系数
最大值(kPa)
1
素填土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
2
粗砂
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
⑧工况信息
工况
工况
深度
支锚
号
类型
(m)
道号
1
开挖
1.500
---
2
加撑
---
1.内撑
3
开挖
4.500
---
4
加撑
---
2.内撑
5
开挖
5.400
---
6
刚性铰
4.600
---
7
拆撑
---
2.内撑
8
拆撑
---
1.内撑
⑨结构计算
各工况
内力位移包络图:
地表沉降图:
截面计算
[截面参数]
弯矩折减系数
0.85
剪力折减系数
1.00
荷载分项系数
1.25
[内力取值]
内力类型
弹性法
经典法
内力
内力
计算值
计算值
设计值
实用值
基坑内侧最大弯矩(kN.m)
79.83
79.69
93.30
93.30
基坑外侧最大弯矩(kN.m)
73.34
2.23
85.72
85.72
最大剪力(kN)
67.94
48.64
93.41
93.41
截面验算
基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)
σnei=Mn/(γ*Wx)
=93.298/(1.050*2300.000*10-6)
=38.633(MPa) 基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力) σwai=Mw/(γ*Wx) =85.720/(1.050*2300.000*10-6) =35.495(MPa) 抗剪验算 τ=V*Sx/(I*tw) =93.414*1.247*10-3/(40299.998*10-8*1.200*10-2) =24.080(MPa) 式中: σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa); σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力(Mpa); Mw———基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m); Mn———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m); Wx———钢材对x轴的净截面模量(m3); f———钢材的抗弯强度设计值(Mpa); τ———基坑最大剪力处的剪应力(Mpa) V———基坑最大剪力设计值(kN); Sx———计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩(m2); I———毛截面惯性矩(m4); tw———钢材腹板厚度(m); fv———钢材的抗剪强度设计值(Mpa); γ———型钢截面塑性发展系数; 整体稳定验算 计算方法: 瑞典条分法 应力状态: 总应力法 条分法中的土条宽度: 1.00m 滑裂面数据 整体稳定安全系数Ks=2.665 圆弧半径(m)R=11.180 圆心坐标X(m)X=-0.796 圆心坐标Y(m)Y=4.521 一、现场施工注意事项 (1)钢板桩的设置位置要符合设计要求,便于施工,即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。 (2)基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐,避免不规则的转角,以便标准钢板桩的利用和支撑设置。 各周边尺寸尽量符合板桩模数。 (3)整个基础施工期间,在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中,严禁碰撞支撑,禁止任意拆除支撑,禁止在支撑上任意切割、电焊,也不应在支撑上搁置重物。 DDK12+898.6刚构桥基坑支护受力计算 一、工程概况 DDK12+898.6涵洞桥位于莆田市秀屿区,属于剥蚀丘陵地区,地势起伏舒缓,土地肥沃,植被较发育。 本涵洞为地方排洪而设,孔跨布置为1-6m。 主体部位采用C50耐久防腐钢筋混凝土。 工程地质情况 地质条件上部为素填土2.9米,中部为淤泥深度0.8米,中砂1.7米,下部为粉质黏土。 (1)素填土: , ,Es=3.0Mpa,fi=8Kpa (2)4淤泥: , ,C=5.24Kpa,Cu=7.36kpa,Φ=7.36°,Φcu=7.66°,Es=2.17Mpa,fi=5Kpa (2)5中砂 , ,C=25Kpa,Φ=20° (3)1粉质黏土: , ,C=24.75Kpa,Φu=20.68°,Es=6.02Mpa,fi=5Kpa 二、防护设置 DDK12+898.6涵洞基坑的开挖深度为4.8米,采用350的H型钢和钢板焊接施做围堰,围堰四周转角设置350*350H型钢角撑,内设两道350*350H型钢双拼围檩,间距3米。 第一道型钢双拼围檩距原地面1米。 中间用350型钢支撑。 支撑最大间距4.7米。 三、基坑支护计算 DDK12+898.6涵洞基坑,计划采用350H型钢进行支护,此时开挖深度为4.8m,施工机械在基坑内侧进行开挖对基坑坑壁影响小但是保守考虑施工机械对基坑壁的荷载取20kpa。 土压力计算采用朗肯土压力理论,矩形分布模式。 1)H型桩内力计算 Ka=tg2(45°-Φ/2)=tg2(45°-13.7/2)=0.617 Kpi=tg2(45°+Φ/2)=tg2(45°+13.7/2)=1.62 H型桩外侧均布荷载换算填土高度h0, h0=q/r=20.0/17.9=1.1m。 设定H型钢桩上土压力合力为零的点为反弯点,设其位于开挖面以下y处,则 y= = =2.95m 按简支梁简化模型计算上部H型钢桩。 由 得: (4.8+1.656)=1342.67 解得: =208KN/m =101.7kN/m 设最大弯矩处距桩顶距离为x,则有: =14.3x-(16.3-9.7)x+(32.1-14.4)x2/4/2+(23.31-11.3)x2/6/2 解得x=4.18m 所以, = (x-2)+(16.3-9.7)x2/2-14.3x2/2-0.5(32.1-14.4)x3/6/3-0.5(23.31-11.3)x3/6/3=105.74kN·m 计算H型钢桩的最小入土深度 。 =4.22m 2)H型钢设计。 采用350H型钢桩,W=875×103mm,折减系数取 ,则: =172.6<[ ]=200Mpa,满足要求,H型钢支护不会折断。 3)围檩设计 因本工程为双层支撑,围檩所受荷载qk= /2=104kN/m。 选用两排35的槽钢,W=1750×103㎜3。 按简支梁计算,最大弯矩Mmax=ql2/8=101.7×9/8=114.4kN·m。 =862<[ ]=200Mpa,满足要求, 4)稳定性验算 (1)抗倾覆稳定性分析 内侧土压力对支撑点的力矩: =0.5 17.9 1.62 7.22 (4+7.2 2/3)=6614 外侧土压力对支撑点的力矩: =0.5 17.9 1.62 4.82 (4+4.8 2/3)=4134 则抗抗倾覆安全系数: =1.6>1.2,满足规范要求。 (2)基底抗隆起稳定性分析。 则抗隆起安全系数: >1.7,满足规范要求。 综上论算,该方案可行。 四、钢围堰施工 (1)钢板桩的整理、堆放 钢板桩不论新购置,还是租赁的,进入施工现场前需进行检查整理,完整无损的钢板桩可运入现场,检查项目如下: ①锁口检查: 用一块长为1.5~2.0m符合类型规格的钢板桩作标准,将进场的所有钢板桩作锁口通过检查,检查时用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平台,从桩头至桩尾进行,锁口不合格的钢板桩禁止直接使用,需作修整处理后再用。 ②完整性检查: 因钢板桩为围水结构,需检查钢板桩桩身的有无割洞、割缝及破损,发现缺陷处及时修整,以保证钢板桩在使用过程中不漏水,并满足强度要求。 ③规格检查: 检查单块钢板桩规格尺寸是否一致,板桩长度及长度方向的板宽是否一致,有无楔形现象,若发现需作适当调配或修整。 板桩检查合格后,在堆放时尽量不使其弯曲变形,避免碰撞,尤其不能将锁口破坏,堆放场地应平整、坚实,不产生大的缺陷。 最下层板桩应垫木块,每块板桩间要留有一定通道,便于吊机或运输车辆的通行。 (2)插打与合拢 ①钢板桩的插打方法: 钢板桩插打时按开始的一部分先插打,后一部分则先插合拢,后再统打的施工方法。 此方法可减小合拢误差,且施工进度较快。 ②插打施工: 插打前,应在上下层导框的导梁上放出每块板桩的位置线。 插打时应将板桩贴靠导梁,并严格控制好桩的垂直度,尤其第一根桩要从两个相互垂直方向同时控制,确保垂直不偏。 板桩起吊时,为防止板桩弯曲变形,可将吊点移至距桩头不大于三分之一桩长的范围内,并采用捆吊法。 ④锁口下插困难时的技术措施: 钢板桩起吊后,采用人工扶持插入前一块的锁口后继续下插,如下插困难时,可采取如下措施: A、桩吊起插入锁口后,快速放松吊桩绳,借桩自重急速下插; B、用锤压桩下插,必要时可加以低锤慢打; C、用倒链绞拉。 ⑤顺利合拢的技术措施: 为保证板桩插打正直、顺利合拢,应及在插打过程中及时纠正偏斜,当偏斜过大不能用拉压方法调正时,应拔起重新插打,在防止与纠正无效时,可用特制楔形桩进行合拢。 每块楔形桩的斜度不应超过2%,如一块楔形桩仍不够合拢口用时,则可以采用两块楔形桩,两块楔形桩应各有一个垂直边,其间至少应插入一块普通桩。 五、现场施工注意事项 (1)钢板桩的设置位置要符合设计要求,便于施工,即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。 (2)基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐,避免不规则的转角,以便标准钢板桩的利用和支撑设置。 各周边尺寸尽量符合板桩模数。 (3)整个基础施工期间,在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中,严禁碰撞支撑,禁止任意拆除支撑,禁止在支撑上任意切割、电焊,也不应在支撑上搁置重物。 六、现场施工注意事项 (1)钢板桩的设置位置要符合设计要求,便于施工,即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。 (2)基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐,避免不规则的转角,以便标准钢板桩的利用和支撑设置。 各周边尺寸尽量符合板桩模数。 (3)整个基础施工期间,在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中,严禁碰撞支撑,禁止任意拆除支撑,禁止在支撑上任意切割、电焊,也不应在支撑上搁置重物。
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