大桥主墩承台钢板桩设计计算书【附图】

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x黄河大桥主墩承台钢板桩计算
已知条件：
1、施工水位： 17.50m
2、平台土围堰标高： 19.00m；承台底面标高： 11.67m；承台厚4.8 m。
3、土的重度为：18.8KN/ m3，内摩擦角Ф20.1°
4、距板桩外1.5m均布荷载按20KN/ m2计。
5、围堰内50cm厚C20封底砼。
6、拉森Ⅳ型钢板桩 W2037cm3，[f]200MPa
钢板桩平面布置、板桩类型选择，支撑布置形式，板桩入土深度、基底稳定性设计计算如下：
(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图
katgа（45°-φ/2） tgа（45°-20.1/2）0.49
Kp tgа（45° Ф/2） tgа（45° 20.1/2）2.05
板桩外侧均布荷载换算填土高度h1，
h1q/r20/18.8
1.06m
17.50m以上土压力强度Pa1：
Pa1r(h1 1.5)Ka18.8(1.06 1.5)0.49
23.6KN/m2
17.50m以下土压力强度Pa2：
Pa2[r(h1 1.5) （r-rw）（17.5-11.67）]Ka
[18.8(1.06 1.5) 18.8-105.83]0.49
48.7KN/m2
水压力(围堰抽水后)Pa3：
Pa3rw(17.5-11.67)105.83
58.3 KN/m2
则总的主动压力(土体及水压力)Ea：
Ea(23.62.56)/2 23.6(2.56 5.83) (48.72-23.6)5.83/2 58.35.83/2
471.4 KN/m2
合力Ea距承台底的距离y：
471.4y23.62.565.83 2.56/3 23.65.835.83/2 (48.72-23.6)/25.835.83/3 58.35.83/25.83/3
2.28m
(2)确定内支撑层数及间距
按等弯距布置确定各层支撑的间距，根据拉森Ⅳ型
钢板桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:
h
298cm
2.98m
h11.11h1.112.983.3m
h20.88H0.882.982.62m
h30.77h0.772.982.3m
根据具体情况，确定采用的布置如右图所示：
（3）各内支撑反力
采用简支梁法近似计算各内支撑反力
P123.6×2.56/2 23.6×(0.34 2.89/2) 31.22×0.34/2 31.22×2.89/2 (95.97-31.22)/2×2.89/2
146.15 KN/m
P295.97×（2.6/2 2.89/2） （130.62-95.97）/2×2.6/2-（95.97-31.22）/2×2.89/2
227.11KN/m
（4）钢板桩入土深度：
土的重度考虑浮力影响后，取r8.8KN/m2
Knr(Kp-Ka)8.8(2.05-0.49)
13.73 KN/m3
则r( Kp-Ka)XXX2/31/2
2.28471.4
得X6.12
炔全系数K1.1
X1.16.126.73m
所以钢板桩的总长度L为：
L6.73 1.06 7.3314.76m
选用钢板桩长度16.0m，7号墩考虑为18.m。
(5) 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:
r18.8 KN/m3，c21.1Kpa，q20 KN/m2
由抗隆起安全系数K2πC/（q rh）≥1.2
则：
h ≤(2πC -1.2q)/1.2r
≤(23.1421.1-1.220)/1.218.8
≤ 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，尽量减杏沿活载，同时适当降低板桩侧土体高度，以避免基坑底部的隆起。
（6）基坑底管涌验算
根据不发生管涌条件：
K（h＇ 2t）r＇/ h＇rw≥1.5
r＇rs-rw18.8-10.08.8 KN/m3， t5.0m h＇7.0m rw10.0 KN/m3
则K(7 25)8.8/710
2.13＞1.5
即当钢板桩入土深度超过5m时，不会发生管涌。
（7）坑底渗水量计算：
QKAι KA 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(0.0826207)/(7 25)
17.12m3
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设置8个降水井。
（8）整体抗浮稳定性检算：
当停止降水或抽干基坑内积水时，封底层底面因受到静水压力作用，则要求
KPk/Pf(0.9Ph λL∑fιh)/Pf≥1.05
（0.9×842.8 0.6×（26 20）×14×21.1）/20×26×（17.
5-11.67-0.8）
0.6＜1.05
但由于在施工中，将在基坑内封底砼中设置降水井，降水工作不停止，降水后水位比封底砼底面要低，静水压力较小，从而不会发生整体上福
（9）封底砼强度验算