钢板桩围堰设计与计算
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兰永盐锅峡黄河大桥钢管桩及钢板桩计算1.工况说明兰永一级公路LY04标盐锅峡黄河大桥采用(3×30)预制箱梁+(52+3×90+52)变截面钢构连续组合箱梁跨越黄河,承台位于主河道中,其中5#墩承台位于河道正中,尺寸为7m*8.5m*2m,河道水深5m,流速达5m/s。
河床以下主要为中风化砂岩(8.1m),下伏中风化泥岩(26.8m)。
承台施工采用钢板桩围堰隔水,桩基施工完成后施做钢板桩围堰,完成后开挖内部土体,浇筑承台,进行上部结构施工。
搭设钢栈桥及施工平台进入施工区域,栈桥及施工平台基础采用钢管桩。
2.编制依据2.1 《盐锅峡黄河大桥设计图》;2.2 《路桥施工计算手册》周水兴等著;2.3 《简明施工计算手册》(第三版)江正荣、朱国梁编著;2.3 《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010);3.钢栈桥及钢围堰施工方案该工程位于急流裸岩环境下,河水流速达5m/s,栈桥钢管桩采用钓鱼法施工,由冲击钻冲孔,安设钢管桩后浇筑混凝土生根的方式完成栈桥基础施工。
钢板桩无法直接插打到土体中,施工中采用冲击钻冲孔成槽,铣槽后插入钢板桩浇筑封底兼生根混凝土的方式展开施工,钢板桩插打完成后施工第一道围檩及内支撑→抽水→施工第二道围檩及内支撑→完成抽水→开挖内部岩层→浇筑承台→墩柱及施工上部结构。
钢板桩采用90振动锤插打,浇筑混凝土采用吊车,内布支撑采用塔吊吊拼焊接完成,内部岩层开挖采用机械破碎。
钢板桩施工完成后沿内侧再进行一次封底混凝土浇筑,保证止水效果。
抽水采用四台大功率抽水机进行,抽水期间密切观察钢板桩及围护结构情况,设置变形监测点,出现异常情况立即停止抽水,查找原因,妥善解决后方能继续抽水作业。
4.栈桥基础计算 5063嵌固深度h 水流方向河床面水面图1 钢管桩示意图图2 钢管桩受力图河床土体为砂岩,查相关表格取砂岩相关参数如下:比重:24.7KN/m ³,粘聚力:27Mpa ,内摩擦角:28°,单轴抗压强度20Mpa ;流速取5m/s, ①钢管桩嵌固深度:A 、钢管桩侧向水压:A v C F w w ∙∙∙=22/ρ (港口结构荷载规范P34)其中:w C :水流阻力系数 圆形墩取0.73,矩形取2.32; ρ:水的密度;v :水流流速;A :计算构件与流向垂直平面上的投影面积; 0.73*1/2*3.5²*3.5*0.63=9.85KN河床面水压力:gh ρ=1000*10*5=50KN/㎡等效土压力厚度:h=50/24.7=2.02m砂岩的主动土压力系数:)2/45(tan 2ϕ-︒=0.36砂岩的被动土压力系数:)2/45(tan 2ϕ+︒=2.77若要保持钢管桩稳定,则整个受力体系对钢管桩底的力矩之和为零。
目录一、工程概况 (2)二、主动土压力及被动土压力计算 (2)三、支撑的布置和计算 (5)四、钢板桩入土深度计算 (7)五、坑底抗隆稳定性计算 (7)六、内撑系统的组成及详细计算 (8)长沙湾大桥68#、69#墩钢板桩围堰计算书一、工程概况xxx特大桥为厦深铁路潮汕至惠州南段新建工程上的一座特大型桥梁,x#墩承台平面尺寸为6.9×11.1m,厚度为2.2m,承台底面标高-5.501m,采用德国拉森(Larseen)Ⅳ型锁口钢板桩施工。
桥位处施工水位+1.528m,计算水位按+2.5米考虑。
钢板桩顶标高按+3.0米设置,底标高为-15m,钢板桩总长18m。
二、主动土压力及被动土压力计算1、设计图纸上的基本计算资料+2.5~-2.7m为河水,内摩擦角ϕ0为0°,粘结力c0为0kPa,天然容重γ0为10.0KN/m3-2.7~-5.5m为淤泥:内摩擦角ϕ1为5°,粘结力c1为4.5kPa,天然容重γ1为17KN/m3,地基容许承载力[σ]=20kPa-5.5m以下为硬塑状粘土层,天然容重γ为20KN/m3,地基容许承载力[σ]=180kPa,γ2=20KN/m3,c2=20Kpa,ϕ2=2002、土压力计算方法由于土层为透水性差的的流塑状淤泥与硬塑状黏土,依据2008年《注册结构工程师专业考试应试指南》(施岚青主编)P896页,对于渗透性小的土层计算土压力时采用“水土合算”法,即在计算土压力时将地下水位以下的土体重度取为饱和重度,水压力不再单独叠加;对于渗透性大的土层计算土压力时采用“水土分算”法,即在计算土压力时将地下水位以下的土体重度取为浮容,水压力单独叠加。
即根据这个计算原则,本方案中流塑状淤泥采用水土分算,硬塑状粘土采用水土合算法进行计算。
3、主动土压力计算:依据《简明施工计算手册》(第三版)P180页公式4-1b , Pa=γHtg 2(450-2ϕ)-2c tg(450-2ϕ) =γHKa-2c Ka 其中Ka= tg 2(450-2ϕ) 先计算主动土压力系数Ka :流塑状淤泥Ka 1= tg 2(450-25)=0.84硬塑状黏土Ka 2= tg 2(450-220)=0.49流塑状淤泥采用水土分算法:河水底面Pa 0=γH=γw h 0=10×5.2=52KN/m 2流塑状淤泥土压力计算: 顶面Pa 1顶=-2c Ka=-2c 11Ka =-2×4.5×84.0 =-8.3KN/m 2顶面水压力=γw h 0=10×5.2=52KN/m 2则流塑状淤泥顶面的水土压力=52-8.3=43.7 KN/m 2 底面Pa 1底=γh 1Ka-2c Ka=γ1h 1Ka 1-2c 11Ka=(17-10)×(5.5-2.7)×0.84-2×4.5×84.0 =8.2KN/m 2流塑状淤泥底面水压力=γw (h 0+h 1)=10×(5.2+2.8)=80KN/m 2 则流塑状淤泥底面的主动水土压力=80+8.2=88.2 KN/m 2 硬塑状黏土采用水土合算法计算:硬塑状黏土顶面Pa 2顶=γHKa 2-2c 2Ka=(γw h 0+γ1h 1)Ka 2-2c 22Ka=(10×5.2+17×2.8)×0.49-2×20×49.0 =20.8KN/m 2硬塑状黏土底面Pa 2底=γHKa-2c Ka=(γw h 0+γ1h 1+γ2h 2)Ka 2-2c 22Ka=(10×5.2+17×2.8+20×9.5)×0.49-2×20×49.0 =113.9KN/m 24、被动土压力计算:依据《简明施工计算手册》(第三版)P184页公式4-7, Pp=γHtg 2(450+2ϕ)+2c tg(450+2ϕ) =γHKp+2c Kp 其中Kp= tg 2(450+2ϕ) 先计算被动土压力系数Kp : 硬塑状淤泥Kp 2= tg 2(450+220)=2.04 硬塑状黏土采用水土合算法计算: 硬塑状黏土顶面Pa 2顶= 2c 22Kp=2×20×04.2 =57.1KN/m 2硬塑状黏土底面Pa 2底=γHKp 2+2c 2Kp=γ2h 3Kp 2+2c 22Kp=20×8.5×2.04+2×20×04.2=404KN/m 25、主动土压力与被动土压力计算图式 计算图式见下图:计算水位+2.5堰内硬塑状淤泥顶-6.5(封底底面)被动土压力主动土压力及被动土压力计算图式三、支撑的布置和计算支撑层数和间距的布置采用等弯矩理论进行布置计算,为简化计算,采用简化的主动土压力计算,简化后的土压力当C=0时的等效容重为 γ等效=98.6/(2.5+6.5)=11.0KN/m 2。
围堰安全专项施工方案施工计算书计算:校对:复核:2012年1月5日拉森板桩围堰计算介绍对于水中拉森板桩围堰的计算,我们采用了迈达斯专业计算软件。
第一节、结构形式描述根据设计形式,主桥中墩5#、6#在水中,计划采用拉森板桩围堰进行封闭施工。
钢板桩围堰为方形,内轮廓平面尺寸52.0×11.0m,高22m,顶标高+3.5m,入土12.9m,设3道内支撑,封底厚度1.0m。
钢板桩采用拉森Ⅵ型,围檩主梁第1道采用2I45b、第2道及第3道采用2I63a 型钢梁,内支撑采用Φ630*8mm钢管。
第二节、主要数据及相关参数围堰用钢板桩为日本产SKSP-SX27型,即拉森Ⅵ型高强度钢板桩,单根宽度60cm;截面参数如下表:钢板桩结构型号(宽度×高度)有效宽W1mm有效高H1mm腹板厚tmm单根材每米板面截面面积cm2理论重量kg/m惯性距Ixcm4截面模量Wxcm3截面面积cm2理论重量kg/m2惯性距Ixcm4截面模量Wxcm3600×210 600 210 18.0 135.3 106 8630 539 225.5 177.0 56700 2700 钢板桩的机械性能如下表:标准号牌号机械性能,不小于屈服强度(N/mm2)抗拉强度(N/mm2)延伸率(%)JIS A 5528 SY295 295 490 17 根据钢板桩的进厂检验报告,试验屈服强度在380~405 N/mm2间。
钢板桩插打设备为美国ICE公司的28C-350E液压振动锤,锤宽30cm,设备自带动力,由振动锤和动力站两大部分组成,最大可提供116t的击震力和71t 的拔桩拉力。
28C-350E液压振动锤第三节、主要计算1、钢板桩围堰布置主墩基础施工拟采用钢板桩围堰法。
钢板桩采用拉森Ⅵ型钢板桩,材质SY295,单根长度为22m,围堰平面尺寸为52.0×11.0m,共设置三道内支撑。
围堰顶高程为+3.5m,围堰底高程为-18.5m,承台底高程为-10m,封底混凝土厚1m。
沮漳河特大桥钢板桩围堰设计与施工陈三华陈超摘要沮漳河特大桥99#墩施工中,通过前期对钢板桩围堰的结构稳定性计算,合理地确定钢板桩围堰的结构形式,为围堰的施工提供安全可靠理论依据;同时在施工过程中,精心地施工,保质保期地完成了钢板桩围堰的安装任务。
关键词钢板桩围堰;设计;施工1工程概况武汉至宜昌铁路工程沮漳河特大桥位于湖北省荆州市与宜昌市交界的灌溉区,里程起始于D K224+773.86~终止于DK230+811.67。
其中99#、100#墩连续梁要跨越沮漳河河道,99#位于沮漳河河道内。
承台10.614.63.5m,桩基采用12根1.5m的钻孔桩。
施工时最高水位+38.6m,河床底标高+ 34.5承台底高程+26.099m,开挖高程+25. 599m,封底混凝土厚50c m。
主墩承台施工采用采用钢板桩围堰施工法。
2工程地质情况根据设计单位提供的工程勘察报告,水中墩地质土层分布由上至下依次为:+34.5m~+27. 5m为淤泥质土,+27.5~+21.08为中粗砂,+21.08~+9.58为卵石土,+9.58~+7.08为粗圆砾土。
3钢板桩围堰结构设计3.1钢板桩围堰总体尺寸确定矩形钢板桩围堰的形式及大小根据承台的形式及大小而定,同时必需满足作业人员操作的净空要求。
该承台为矩形承台,且紧靠施工栈桥,采用矩形钢板桩围堰,围堰平面尺寸为17.413.8m。
钢板桩围堰根据施工期间的水位及现场的地质情况,该围堰采用德国拉森型长度为的钢板桩,桩顶距沮漳河常年汛期最高水位5左右,钢板桩入土深度约为5.0m。
钢板桩结构见图1。
3.2钢板桩围堰内支撑层数的确定及结构形式钢板桩围堰内支撑层数的数量及其位置,根据钢板桩围堰的深度及钢板桩本身的抗弯强度及地质情况而定。
根据此主墩承台的埋深及承台的高度,钢板桩围堰设置4道围囹:第1道围囹主要承受水的压力,采用2HN700300工字钢做围囹,两根630钢管做斜撑;第2道围囹主要承受水的压力和土的压力,采用2HN588300工字钢做围囹,两根630钢管做斜撑;第3道围囹主要承受水的压力和土的压力,采用2HN588300工字钢做围囹,一根630钢管做斜撑;第4道围囹主要承受水的压力和土的压力,采用2HN588300工字钢做围囹,无斜撑。
结构计算系列之三钢板桩支护结构计算公司范围内承台开挖使用钢板桩支护的越来越多。
随着钢板桩支护在公司范围内的大规模广泛的应用,而如何合理的设计和运用钢板桩支护成为我们迫切要掌握的技术。
下面以一陆上深基坑钢板桩支护设计为例,详细叙述钢板桩支护结构设计检算的计算过程:1、钢板桩围堰的结构验算1.1基本数据(1)钢板桩截面特性钢板桩性能参数表(2)土层性质淤泥质黏土内摩擦角取9°,粘聚力c=14KPa,根据地质资料和实际施工现场土体的含水率,统一按水、土合力考虑,土层的平均容重取为γ=16.1KN/ m³,地下水位取+3.0m。
(3)基本参数计算主动土压力系数: K a=tan2(45°-φ/2)=0.73被动土压力系数: K p =tan2(45°+φ/2)=1.371.2钢板桩入土深度计算1.2.1 钢板桩土压力计算主动土压力最大压强 e a=γK a(H+t-h1)=16.1×0.73×11=129.283 KPa被动土压力最大压强 e p=γK p t=16.1×1.37×7=154.399 KPa 主动土压力 E a=(H+t-h1)e a /2=γK a(H+t-h1)2/2=16.1×0.73×112/2=719.89 KN/m被动土压力 E p=te p /2=γK p t2/2=16.1×1.37×72/2=540.4 KN/m1.2.2 入土深度计算为使板桩保持稳定,则在A点的力矩应等于零,即∑M A=0,亦即:M a=E a H a - E p H p=E a·[2(H+t-1)/3+1] -E p·(2t/3+H)=0 求得所需的最小入土深度t=(3E p H-2HE a-E a)/2(E a-E p)=0.52 m,满足要求。
根据∑F x=0,即可求得作用在A点的支撑力Ra:Ra – Ea + Ep = 0 得: Ra = Ea – Ep = 179.49 KN/m 1.3 钢板桩截面计算1.3.1求出入土深度t2处剪力为零的点g由,主动土压力 E a'=γK a(H+t2-1)2/2被动土压力 E p'=t1e p /2=γK p t22/2可由该点主动土压力等于被动土压力与支撑力之和,得E a'=E p'+ Ra则K a(H+t2-1)2=K p t22 + Ra得:t2=[5.84-(5.842-4×10.62×0.64)1/2]/2×0.64=2.5m1.3.2 求出最大弯距由于g点位置剪力为零,则每米宽钢板桩最大弯距等于g点以下主动土压力、被动土压力绕g点的力矩差值。
官洲河特大桥主墩承台钢板桩围堰设计与施工本文以广州新洲至化龙快速路官洲河特大桥为工程背景,介绍了主桥墩承台施工所采用的钢板桩围堰结构、荷载工况及施工工艺,总结了该桥钢板桩围堰的设计及施工经验,可为类似工程提供参考。
标签:超深承台钢板桩围堰内支撑工况分析抗渗施工技术1工程简介广州新洲至化龙快速路D2工程段官洲河特大桥位于广州市珠江官洲河水道,起点位于广州市海珠区广州航务专科学校东侧,终点位于长洲岛,设计里程范围K2+241.60~K4+027.408,长度1785.808m。
官洲河特大桥主桥为跨径布置99m+180m+99m的连续刚构。
主墩基础采用钻孔灌注桩和整体式承台,桩基布置为18根直径2.8m的钻孔灌注桩,承台为矩形,平面尺寸为32.5m×15.7m,厚5m。
主墩采用双薄壁墩,标准段截面尺寸2.5m×7m,承台顶面以上至高程+14.000m范围之内设防撞段。
2水文、地质条件(1)水文特征桥区水域处于珠江三角洲河网区,桥区水域水位呈周期变化,潮流为往复流,即桥区水域既受径流作用,又受潮流作用,具有水丰沙少河潮汐为主的特性;桥区天然深槽及航槽稳定性好,冲淤基本平衡。
水道潮型属于不正规半日潮混合潮型,桥区水道下游通虎门口,据大虎站资料统计,多年平均涨潮量为2288.38m3/s,在珠江八大口门中居首位,多年平均山潮比为0.26,属于潮汐作用为主的河口;多年平均潮差为1.69m,最大为3.64m,均为珠江八大口门最大值。
潮波在伶仃洋喇叭口向湾内传播,潮差沿程增大,至湾顶潮差最大,潮波继续向三角洲河网区传播时发生变形,潮时稍有滞后,涨潮历时渐减,落潮历时渐增速度明显。
随着上游径流量增大,涨潮历时缩短,落潮历时增长,故汛期落潮历时比枯季的长。
表1官洲河特大桥特征水文值(2)地质情况官洲河特大桥桥址区出露的地层主要为第四系底层(Q),下伏基岩为白垩系(K)泥质粉砂岩、砂岩及下古生界(PZ1)混合岩。
双排钢板桩围堰板桩墙位移计算方法探讨摘要:双排钢板桩结构出现在近年来的围堰工程中,并且取得了很大的成功,但实际上其设计计算的理论远远落后于应用。
在设计中,对于板桩墙位移计算,目前没有很成熟的计算方法。
本文结合双排钢板桩模型试验,阐述目前双排钢板桩围堰设计中板桩墙位移常用的近似计算方法,并将其计算结果与模型试验实测结果进行对比分析,并简单探讨了这些方法在各种情况下的适用性,为以后双排钢板桩围堰的设计提供参考。
关键词:双排钢板桩;位移;m法;重力式结构1 引言双排钢板桩围堰结构经常出现在近年来国内外船坞建造工程中,许多项目已取得了很好的效果。
双排钢板桩围堰和单排钢板桩围堰相比,具有刚度大,成本低,施工简便,对场地要求较低等的优点[1]。
该结构形式虽然应用较多,但结构设计至今仍没有成熟的计算理论,设计时通常采用单排桩的计算理论或重力式结构计算理论,并辅以工程经验,因此对该结构的可靠性分析存在较大的经验性和局限性。
本文利用模型试验实测数据和计算结果进行比较,对现有计算方法进行探讨。
2 常用计算方法2.1 采用单排桩计算理论将开挖侧板桩视为板桩墙,另一侧板桩视为板桩墙的锚碇板桩,中间用拉杆连接,采用极限地基反力法或弹性地基反力法(如m法)对两排板桩位移进行计算。
2.1.1 极限地基反力法(极限平衡法)极限地基反力法事先假定土处于极限状态时地基反力的分布形状,根据作用在桩上的外力及桩的平衡条件来求桩的横向抗力,适用于入土较浅的刚性桩。
按假设土压力分布规律分为:1)土压力按二次曲线分布的方法;2)土压力按直线分布的方法;3)土压力为任意分布的方法[2]。
2.1.2 弹性地基反力法(弹性地基梁法)弹性地基反力法假定土为弹性体,认为桩身任一点的土抗力与该点的横向位移成比例。
具体的解法分为三种:1)先利用数学方法求解桩受荷后的弹性挠曲微分方程,再根据力平衡条件求得桩的内力及位移,如m法;2)将桩分为有限段,用差分式近似代替桩的弹性挠曲微分方程中的各阶导数,即有限差分法;3)将弹性桩分为有限个单元的离散体,根据力平衡和位移协调条件,解得桩各部分的内力和位移,即有限元法[3]。
一、工程概况承台平面尺寸26.9m×17.4m,承台顶高程+15.0m,高5m,基础采用12根Ф2.5m钻孔桩,桥位处地面标高约为+20.0m。
承台施工期间抽水水位约+23.5m,墩身施工期间最高水位+25.0m,最低水位约+16.0m。
围堰采用锁口钢管桩+钢板桩组合结构,围堰尺寸30.14m×19.82m,围堰顶高程+25.5m,底高程-2.0m,总高27.5m。
钢管桩型号Ф820×12mm,钢板桩型号拉森IV,封底混凝土顶高程+10.0m,厚3.2m。
围堰设置两层内支撑,顶层内支撑高程+19.8m,圈梁采用2HN900×300型钢组拼而成,内支撑撑管采用Ф800×12mm圆钢管;底层内支撑高程+16.3m,内支撑撑管采用Ф800×12mm圆钢管,圈梁采用2HN900×300型钢组拼而成(其中除内底层支撑圈梁材质采用Q345B外,内支撑其余结构材质均采用Q235B)。
围堰布置形式如下图所示:图1-1围堰结构布置图围堰主要施工步骤如下:步骤一:拆除钻孔平台,安装拼装牛腿,拼装围堰顶、底层内支撑;步骤二:接高钢护筒,安装吊挂下放系统,低水位时清理河床至+17.0m,下放顶层内支撑至顶层内支撑到达设计位置;步骤三:以顶层内支撑为导向插打钢管桩;步骤四:围堰内二次水下清理河床至+16.0m,继续下放底层内支撑至设计位置并水下抄垫。
步骤五:围堰内吸泥至设计高程(+6.8m),浇筑封底混凝土;步骤六:围堰内抽水,割除钢护筒,凿除桩头,绑扎钢筋,施工承台;步骤七:承台与围堰侧板之间灌砂并在承台顶设置0.6m厚C30混凝土垫块,拆除围堰底层内支撑。
步骤八:绑扎钢筋、立模板,施工第一节墩身(4.3m)。
步骤九:在已施工墩身上安装临时撑管,拆除顶层内支撑中间撑管,完成内支撑转换。
继续绑扎钢筋、立模板,浇筑剩余墩身。
二、设计依据1)《钢结构设计标准》(GB50017-2017);2)《公路桥涵设计通用规范》(GB50010-2015);3)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007);4)《路桥施工计算手册》;5)《公路桥涵施工技术规范》(JTGT F50-2011);6)《焊接标准汇编1996》;7)《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)。
钢板桩设计计算书各工况钢板桩埋深及强度计算(根据《深基坑工程设计施工手册》计算) 各土层地质情况:天然容重31/1.17m KN =γ,粘聚力2.91=c ,内摩擦角016.2=ϕ,91.0)245(tan 121=-=ϕa K , 10.1)245(tan 121=+=ϕp K取1米宽钢板桩进行计算,所有设备均在预留平台施工,围堰顶部施工荷载忽略不计。
基坑开挖深度4m ,钢板桩外露1米。
拟选用16米长钢板桩,入土深度11米。
在+3m 位置设置第一道支撑。
围堰采用日本三菱钢板桩FSP-Ⅳ型钢板桩,其技术参数如下:截面尺寸400mm (宽度)×170mm (高度)×15.5mm (厚度),重量为76.1kg/m ,惯性矩为4670cm 4,截面模量362cm 3,板桩墙惯性矩为38600cm 4/m ,截面模量2270cm 3/m ,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 基坑底以上土压力强度Pa 1: Pa 1=r*4Ka=17.1×3.5×0.91 =54.5KN/m 2(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,h=6[f]wrka3 = 391.0101.17102270350635⨯⨯⨯⨯⨯(简明施工计算手册公式3-28) =313cm=3.13mh :板桩顶部悬臂端的最大允许跨度 [f ]:板桩允许弯曲应力r :板桩墙后的土的重度 k a :主动土压力系数+4h 1=1.11h=1.11×3.13=3.47m (简明施工计算手册 图3-10支撑的等弯矩布置) h 2=0.88 h =0.88×3.13=2.75m (简明施工计算手册 图3-10支撑的等弯矩布置) A 、工况一第一道支撑已施工,开挖至+1m (开挖深度2m ),此时拉森钢板桩为单锚浅埋式钢板桩支护(第一道支撑设在+3.0位置)确定钢板桩埋深查深基坑工程设计施工手册表6.5-2,此时被动土压力放大系数为1.232.12.11==p p K Kt=(3E p -2E a )H/2(E a - E p ) 简明施工计算手册公式3-24 t=7.5m 实际埋深为12米, 计算支撑反力m KN h h h p E aD a /2.7025.95.978.7)(56.152121111=⨯⨯=⨯⨯=⨯=mKNhpEpDp/2.6352.15.75.741.921=⨯⨯⨯=⨯=根据水平力平衡,0=--REEpa得mKNR/67=即支撑反力为67KN/m 钢板桩弯矩113.3KM.m(B点位置)B、工况二第二道支撑已施工,开挖至-0.5m(开挖深度3.5m),此时拉森钢板桩此时拉森钢板桩为多锚式钢板桩支护(第二道支撑设在+1位置)根据盾恩法求桩的入土深度由公式γkaH(hi+t)=γ(Kp-Ka)t2整理得:(Kp-Ka)t2-Hkat-Hkahi=0代入相关数据得:(1.32-0.91)t2-3.5×0.91t-3.5×0.91×1.5=0解得:t=9.09m故要求钢板桩总长度:L=4.5+9.09=13.59m,取L=15m,入土深度10.5米,安全系数为1.17。
双排钢板桩围堰支撑系统设计
传统的钢板桩围堰和支撑是木质的或钢质的,选用何种材料是根据所承受的荷载来确定的。
在过去的10---15年中,随着专业设备的普及以及木工的减少,目前已经很少使用木支撑,事实上现在所有的支撑都是钢质的。
围檩上荷载的计算条件与钢板桩上弯矩的计算条件相同。
大多数小型及中型围堰的使用时间都相对较短,若业主本身没有支撑材料,较经济的做法是采用租赁支撑,且最好由供应商设计。
液压油缸可以对支撑施加预应力。
从最初的被应用于沟渠,支撑发展至今已经30多年了。
到如今,支撑最大荷载可达2 500kN,围擦跨度达20m。
需要注意的是,如果围檩跨度过大,就必须验算挠曲量(注:挠曲量是指某材料(如钢板、柔性板等)的弯曲的量),因为过大的挠度会使得墙体及墙后地面发生明显移动。
对于超过了支撑范围的大型围堰,就需要由梁、柱及圆一管等作为支撑体系,这些构件需要有加劲肋来防止局部屈曲。
1.表中数据是根据BS 5950-1:2000求得的;
2.H型钢截面要配合竖向腹板共同使用;
3.支撑在平面和立面上都要固定;
4.表中数据考虑了支撑自重及在支撑中心作用lOkN的竖向偶然荷载;
5.表中数据考虑了偏心距为10%截面深度的轴向荷载;
6.支撑采用EN10025规定的S275牌号钢;
7.对于附加荷载、重复荷载及替代材料,必须通过计算确定轴向承载力、。
围堰专项施工方案编制:审核:审批:某某建设工程有限某某建设工程项目部年月日目录一、工程概况 (3)二、围堰方案比选 (3)三、围堰施工专项方案 (5)四、施工计划安排 (6)五、围堰施工注意事项 (6)六、围堰安全应急预案 (7)围堰施工专项方案一、工程概况该工程位于某某市,桥梁全长162m。
驳岸施工土质较复杂,软弱土层较多(具体土质情况详见地质勘察报告),施工时须对河中实施围堰,便于桥梁下部结构施工。
二、围堰方案比选围堰是一种临时性的挡水结构,用于在河流、湖泊等水域中隔离出一定的工作区域,以便进行水利工程建设、河道治理、桥梁施工等作业。
围堰的主要作用是防止水流对施工区域的影响,保证工程的顺利进行。
1、围堰的特点:围堰具有结构简单、施工方便、造价低廉等特点。
同时,围堰还需要具备一定的抗洪能力,以确保在施工期间能够抵御可能出现的洪水。
2、围堰的结构要求:围堰的结构要求主要包括稳定性、密封性和耐久性。
稳定性是指围堰能够承受水流、风浪等外部力的作用,保持整体稳定;密封性是指围堰能够有效地隔离工作区域和水域,防止水流渗透;耐久性则是指围堰在长期使用过程中能够保持其结构完整性和功能稳定性。
3、围堰的设计方案:围堰的设计方案需要根据具体工程条件和施工要求进行制定。
一般来说,围堰的设计需要考虑河流的水位、流速、流量等因素,以及施工期间可能出现的天气、水文条件等因素。
设计方案应包括围堰的结构形式、材料选择、施工方法等内容,并需要进行详细的结构计算和稳定性分析,以确保围堰的安全性和稳定性。
同时,在设计过程中还需要考虑到环境保护和生态平衡等因素,避免对周围环境造成不利影响。
本工程根据场地现有情况,本次设计两种围堰用以比选。
方案一:土石坝围堰:利用当地现有材料作为主要筑填材料;方案B:钢板桩围堰:采用钢板桩作为围堰外壁,然后填充粘土。
方案A(土石坝围堰)为传统的土石围堰,采用土石材料填筑河道。
土石围堰通常存在如下问题:(1)围堰一般要求快速施工,实际施工中往往需要量大土石方,但土石方运送以及堆不高不急时,容易造成沉滑问题。
一、背景资料 Q1%=4659m /s,H1%=5.004m,V1%=2.20m/s.该河道为Ⅲ级通航河道,线路法线与水流夹角为9.8°。
通航净高为12m,净宽为120m,桥址处最高通航水位4.744m.该桥墩位于河道之中,墩位处水深9m多,桩径为2.3m,每个墩12根桩,桩间距4.6m,桩长65.5m.承台尺寸12.90m×17.5m×(5m+3m加台)。
地质资料:由上至下依次为淤泥质粉砂(9.553m)、淤泥质黏土(7.7m)、粗砂(6.2m)、全风化岩带(32.7m)、强风化岩带(6.0m)、弱分化岩带(10.3m)。
二、施工方案 1、方案比选备选方案主要有两种:钢套箱方案;钢板桩围堰方案。
经比较,钢套箱方案钢材投入多、回收率低,下沉时设备及人员投入多,工序复杂;钢板桩围堰方案能够迅速展开施工,速度快,周期短,且支护材料可回收利用,经济性较钢套箱方案好,只是必须加强止水措施,所以选用钢板桩围堰方案。
2、总体方案大桥主墩深水基础采用钢板桩围堰进行支护施工,钢板桩采用拉森IV型钢板桩,长18m,钢板桩围堰范围15.9m×20.5m,比承台周边尺寸大1.5m.钢板桩周圈咬合紧密,有止水措施。
围堰内侧四周圈采用双层工钢分上、中、下三层以围檩形式支护,顶层采用2I40工字钢,底下两层采用2I50工字钢,中间纵向支承采用外径300mm壁厚10mm圆钢管,按一定间距布置,四角采用工字钢2I30斜撑。
为增强工钢围檩抗弯强度,在每根钢管两端用2I30型工钢作为斜撑加强。
承台底面位于河床以上,围堰基底先用片石回填50cm,然后回填砂找平,基底采用C30混凝土封底,封底厚度50cm.抽水采用4台大功率抽水机,分层抽水,分层支护,周圈50cm以内设汇水渠、积水坑。
承台施工分三次浇筑,按大体积砼考虑,钢板桩围堰内支撑同样分三次拆除。
钢板桩施工采用一艘25t浮吊实施插打及拔除。
須台及敦岸施工禹堰演计与计算L 工程⅛ι况市六橫岛住于群岛的南部诲域,亦蚱舞门国际航道的西南側,是市的第三火岛,为市重点扶持的三大岛之一,占地约106o 8平方公里。
厂址区域四周由穿山丰岛和群岛所环抱,形成一个近封网水域。
本工程住于厂入号、九头之间。
工程囲:1. 船台二座:船台长250m,宽45m,水下段长60m,滑道坡度1: 20,滑道底⅛⅛-3o OOm,顶⅛⅛12o 40m;2. 陆域独立®车道:600T龙门起.重机轨道一组:2x437m; 150T 门机轨道三组:6x3O3m;3. 直立荻岸约230m。
为了确保船台及驶岸的干地施工,须柱外海側顺變设囲堰,从而确保工程进度。
本工程工作量大,施工时诃相对较紧,施工工期:2008 年1月IeJ ~6月30目,共6个月。
2,旬然条件2.1水丈资料设计水住:设计壽水住:2」4m设计低水住:∙2.6Om下水水住:1.5Om2.2地质资料场地地质构隹活动轶稳定,未见新构隹运动及活动断裂,不存在液化土层,故属基本稳定区。
根据工程地质勘矗报告,场地地层自上而下分为:Q)I层杂色填土,为新近人工回填而成;Q)2层淤泥、②1 层灰色淤泥质粉质粘土、©)层粘土为软弱场地土;③1层睹绿〜灰黄色粉质粘土、⑤1虎黄〜灰绿色粉质扌占土及⑤2层粉质粘土夹抄砾、碎石为中硬场地土,⑥层强风化晶膚凝灰岩、⑦层中等风化晶屑凝灰岩为坚硬场地土。
由于拟是场地20.Orn深度囲无饱和抄性土及粉土存在,本场地为不液化场地。
场地分布有轶厚的软弱土。
该区域由于拟建场地周禹无污染源存在,对钢结枸具中等腐蚀性。
本次役计钢板桩插入②1层灰色淤泥质粉质粘土土层中,淤泥质粉质粘土的扬力力学性质指栋为:舍水串42.6%,比重 2.74,重度17.4kN∕π√,固快粘聚力13.34kPa, >f⅛角12.5。
其余参数详见地质勘採报告。
3、比选囲堰是用于囲护水工建筑施工场地的临肘扌当水建筑扬。
围堰具有不同于一般建筑物的施工和运行特点。
其合理的结构应是断面简单、枸筑和拆除方便,满足稔定、卩方冲蚀、防渎漏的要求。
既不可以永久建筑杨对待,又不可掉以轻心、马虎从事。
根据场地现有情况,本次设计比选两种囲堰方案。
方亲A:土石坝囲堰:利用当地现有材料作为主要筑填材料;方案B:钢妆姣囲堰:采用拉春钢板桩作为囲堰外壁,然后填丸粘土。
方<A ( 土石坝围堰丿为传统的土石囲堰,可采用当地土石材料。
传统的土石囲堰通带存在如下问题:(])囲堰一般要求快速施工,但卖际施工中往往土方量大、土堆不為、沉滑严重。
而在软弱地基上必、须控制加持速率,待地基承栽力提為了,才能往上加持,因此施工速度较慢。
(2)土石囲堰直摟在水下施工,水下扼投的堰蚊受水下自然休止角的控制,而且水下请基困难,通常直棲坐落在覆盖层上,质量往往难以保证。
(3)禹堰亦工程完成后往往需要拆除。
由于丸多在水下,肘常因拆除不彻底,密有很底彩响码头15■沿水深。
(4)由于受水下自然休止角的控制,堆不;⅛,岌成坡度很缓、&地面积丸、方量多,增加填筑与拆除的工作量。
(5)柱水深流速和风冰大的囲堰中,冲蚀严重、边坡不稳定。
特别是亦软土地基上的囲堰,加之潮涨潮落的水住变化,适成沉移、滑坡倒塌,经常需要修补填筑。
方案B (钢板桩囲堰丿采用拉森钢板桩作为囲堰的外璧,亦富开驳岸线适当距离后印可施打两排拉泰钢板桩,最外側钢板桩滩地需程也只有・2。
Omo该方案具有施工速度快、建筑拆除也快、稳定性好、防冲蚀、防激性好的#Ao综合比较,推荐方亲B,即钢板垓囲堰方亲。
对于施工工期比较紧的那台工程,该方案具有朗显的时问优势。
4、钢板桩08堰设计4.1平面布置钢板桩囲堰平行于驳岸线布置,考虑基炕施工场地要求,围堰側钢板桩距离拟建驳岸线5m,南北两端垂直转向并延伸至现有釵岸线。
形成防汛封冈。
囲堰中心线J长约362m,其中顺岸囲堰长245m,南側囲堰长36m,北側囲堰长Slm o4.2结构设计囲堰采用拉赫钢板桩囲堰。
囲堰外側拘采用IV型拉森钢板姣,⅛长15m,械顶⅛⅛2.8m,桩底⅛⅛-12.2m,桩顶段囲標,两排桩间采用钢拉杆连摟,拉杆问距3mo桩距5m。
囲堰钢板⅛∣«]⅛⅛性土,-0.5m需程以下及外側钢板桩側牠填線裝土,以增强囲堰的抗滦能力。
钢板桩囲堰完成后,在顶上加筑0.5mi⅛袋裝土囲堰,外海側设浆砌块石小拾墻,墻底及侧设防瀕土工膜。
堰顶需程3.3mo这样可以增长钢板桩的入土深度,提需囲堰的整体稔定性、抗滑性和防渎能力,使国堰设计灵加经济合理。
囲堰外側拋填块石i-0.5m ⅛程,拋石平台宽2m,坡比1: 2。
囲堰側M⅛⅛,⅛.土至-0.5m ⅛程,顶宽Im,坡比1: 1。
具体结构详见下图。
5. 钢板绘囲燿计算5.1堰顶為程计算按《堤防工程设计规》(GB50286—98)第631条,堰顶;⅜程应 按设计洪水住或设计需潮住加堤顶超;⅛确定,堤顶超需按下式确定。
γ=R +e +A式中:Y ——堤顶⅛⅛(m);R ---- 设计波浪爬⅛ (m);e ----- 设计风壅水而⅛ (m).对于海堤、⅛段计;⅛潮佞中包括风壅水而;⅛度肘\不另计; 妙F QXlVY •:图1爾堰结构图A----- 安全加⅛(m)o本工程囲堰设计标准为非汛期10年-i⅛⅛潮住加8级风下限,经计算,囲堰顶壽程确⅛τ⅛ 3.3mo5.2外力计算钢板竝主要受土压力(包括主动土压力和菠动土压力丿、水压力和波派力作用,还有囲顶持载(填土和施工,荷我)。
其中圭动土压力:Z=3.25kPa, q a B = 7.53Xr∕¾, q&D 上= 18∙47Z√⅛, qaD 下= 8.78Z√⅛,qaE=42.97M⅛;彼动土压力:qp°上= 36.96Z√N qp°τ=22.23Z√⅛, qpE=166.58X√⅛;水压力:qw=31∙4X√¾;浪压力:q ac=7.07Xr∕⅛, q oc=21.98Xr∕¾, q bc=12.80XrZ⅛, q dc=12.68Xr∕¾; q = 13.0 kPa Q计算简图如下:5.3钢⅛t 桩入土深度计算钢板桩的外力参照图2,确定由主动土压力、彼动土压力、水压 力和派压力对锚杆妄■裝点的力矩 M⅛∖ M EP 、MFuz 和 M&,钢坂械入土 深度需满足下面经验公式。
M rnF = --------- 』----------- ≥1.2M Ea + M 尿 + M &经计算,M&=引60.84^Λ/ ∙ m∕m. MEP='0390.38kN ・ m/m 、Λ√F UZ =3408.82M/ ・ m/m 和 M EC =↑5QA6kN ∙ m∕mF=1.61 > 1.2。
5.4堰体宽度计算/■ ■Z‰r = r -.=C- .,⅛ ' n 严©∣l = f⅛.∙>=--S6 gSZ5图2计算简图5.4.1抗剪稔定抗剪稳定采用下列TerZaghi公式进行计算:23XEaXtaw “7W3M式中:M为外力对基面的力矩,&为囲堰中心线上的压力,0=5.Om,摩矗角0=20° o 经计算,月=106.86 3, M= 175.42 kN • /77, K 歹=0.74 >0.7。
5.4.2抗倾稳定」• ∕κ 必 A a “0.5B×G + B×T、I .抚倾稳定公式:KM = --------------------------------- ≥ 1.4M式中:Λ√=175.42 kN ∙r∩f G 为堰体毎延采重,6=304.00 kN t T为毎延采钢板桩与基土的摩阻力,7=300.00 kN, K网=12.88 > 1.4。
5.4.3抗滑稳定抗滑稳定公式:心=Y丿节'≥1∙4E w + ES式中:6=304.00 kN tΛ=tgl2.5o =0.22, S为毎钢板姣的抗剪力,S=AT , A为毎延采钢板桩的断面积,/4=46.5G*, Q为桩的极限抗剪强度,T =20, d= 106.86 X√√, £}=0,K熔=18.04> 1.4。
5.4.4變基承戟力计算根据土的抗剪强度指栋,按下列公式确定堤基土承我力特征值:f dlt =;NMJb ÷ Nqξq v.d + Ncξc Cdfd =Ydfdh经计算,畏基土承栽力设计^f d =109.70Zri¾, σma×=89.80ZrZ⅛,地基承载力稔定。
5.4.5地基土管涌计算地基土的管涌计算应满足下列公式:KS=E2+〃 ,3.5∆∕z式中:∕1=10m, ∕2=10m, B=5m, ∆∕ι =3.14m。
经计算,Ks=7.96>3.5°5.5锚杆和钢板桩力计算5.5.1锚杆力计算锚杆的力采用比较符合卖际情况的变住法计算。
即假定钢板桩、外側板桩由于外力作用尹生雯住,亦拉杆处的向变住相等。
计算衣式如下:Z = (P, +Λ)×(10H3-10∕72C + 5HC2 -C3)∕(80∕∕C)≥3.5R= (2PDH•资料・式中:出为泥面以上主动土庄力之和,你为泥面以上水庄力和浪庄力之和, C 为泥面以上水诛,H 为泥面以上绘长。
经计算,锚杆竝力为22.22Q√,根据设计姿料,錨杆的直径为φ22, ∕v ≈3∖QN∕mm 2,根据公扎N 5 f 、.A 、可求出f,A =117.84ZrAZO 若取妄■全糸 教为1.5,并考虑到锚杆的间距为3.0m,可求出锚杆轴向拉力设计值 N =99.98 kN 。
经验算,錨杆的竝力满足强度要求。
5.5.2钢板桩力计算钢板桩力计算可丸确定钢板桩剪力为零的住置,然后计算该店的 穹矩,即钢板桩的最大弯矩。
经计算,钢板姣最大弯矩为34.75kN ・m/m 。
根据钢扱桩的结构型式,查得钢扱桩的∖X∕=85Ocm ∖[σJ=200MPa o 按照下列衣式验算:经验算,钢板桩的力σ =40.88Λ√∕¾,满足强度要求。
5.6围堰整体稳定计算采用瑞典圖孤法对囲堰进行稳定计轉,稳定安全糸数采用《建筑 基坑支护规程》公式。
工(W i COS a i tan φi + C i l I )K= --------------- ------------------------M max ~~W~≤H∑vv<sinσ-J-I经计算,K = I.42,囲堰整体稔定符合规要求。
6、钢板竝同堰施工6.1施工准备:A,插打钢板桩前的准备工作a钢板桩经过就卸、运输、会出现撞伤、穹扭及荻口⅛.形,钢板桩在拼组前必须进行检查,射除荻口破裂、扭曲、麦形的钢板桩;剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋密下的戎凌瘤。