1、.桂林南洲大橋P2 主墩鋼板樁圍堰計算單計算：復核：項目負責 ：總工程師 ：中鐵大橋局集團二公司設計部.專業學習資料.二五年一月一、概況桂林市南洲大橋位于桂林市疊彩區大沙鄉境內，全長 320m 。跨徑組合為（ 50+87+144+39 ）m ，其中 87m 和 144m 為曲塔雙索面斜拉橋 ，斜拉橋東西兩側各接 50m 輔道孔和 39m 過渡孔 。 斜拉橋采用塔梁固接扇形雙索面結構形式，主跨采用鋼砼疊合梁 ，邊跨采用預應力砼梁 。主墩下設兩個相對獨立的直徑 D=21m 的圓形承臺 ，每個厚度為 5m 。 承臺布置 24 根1.5m 鉆孔樁和 6 根備用樁 。 承臺底標高 +141.0m ，頂標

2、高 +146.0m ，常水位 +146.65m ，筑島頂+147.8m 。從技術、經濟兩方面考慮 ， P2 主墩的承臺施工采用SP-U400 型鋼板樁 ，其規格為：寬度 b=400mm ，高度 h=1600mm ，腹板厚 16.0mm ；重量 76.1kg/m ，每米慣性距 34400cm 4，每米截面模量 2150cm 3二、設計計算1、封底厚度 （根據簡明施工計算手冊 P339 計算）封底砼采用 C20，設封底厚度為 h靜水壓力對封底砼形成的荷載pw (146.65 141.0h) 24 h 56.5 14h按簡支雙向板進行計算 l16.6m ， l 26.647m ， l1 / l 20

3、.99查表得0.0429，Mpl12，.專業學習資料.M maxM0.0429 (56.5 14h)6.62105.626.16hh3.5KMDbfctK2.65,D 0.35m , b 1m , f ct1.1N / mm2h1.148m取封底厚度為 1.2m 。基坑除土完畢后須檢查坑底各處標高均不大于+139.8m ，各處封底砼均應保證 1.2m 厚 。2、各工況鋼板樁埋深及強度計算（根據深基坑工程設計施工手冊計算）各土層地質情況 ：土層 1：天然容重120.5KN / m3 ，浮容重1'7.5KN / m3 ，粘聚力 c10 ，內摩擦角 1 420 ， K a1tan 2 (45

4、1 ) 0.2 ， K p1 tan 2 ( 451 ) 522土層 2：天然容重 218.3KN / m3 ，浮容重 2'7.26KN / m3，粘聚力c2 22KPa ，內摩擦角 28.50 ， K a 2 tan 2 (452 ) 0.742 ，2K p2 tan 2 ( 452 ) 1.3472取 1 米寬鋼板樁進行計算 ，設圍堰頂有施工荷載q 39KPa。 工況一：鋼板樁插打完 ，開挖圍堰內土體至標高 +144.8 時（見圖 1）.專業學習資料.q筑島頂 +147.80mAEa1PaAh1BPaB常水位+146.65mC+144.80mPsC PpCEa2土層1h3Es2h2

5、EpEs1PsDPpDDPaDPsD圖1 工況一a. 確定鋼板樁埋深計算原則 ：所有外力均對 D 點取矩，被動土壓力產生的力矩須大于主動土壓力產生的力矩 。土壓力計算 ：主動土壓力 ：paAqK a139 0.27.8KPapaB(q1h1 ) K a1(3920.51.15)0.212.515KPap(qh'h )Ka 13920.51.157.5(h31.85)0.2(15.29 1.5h )KPaaD1 1123Ea11 ( paApaB )h11(7.812.515) 1.1511.68KN22Ea 21 ( paBpaD )h21(12.51515.291.5h3 )(1.8

6、5h3 )(13.9 0.75h3 )(h3 1.85)KN22被動土壓力 ：ppD1' h3 K p17.5h3537.5h3 KPa.專業學習資料.Ep1ppDh3137.5h3 h318.75h32 KN22水壓力計算 ：psDw (1.85 h3 )18.510h3Es11 psD(h31.85)5(h31.85)22psCw 1.8518.5Es21( psCpsD )h3(5h31.85) h32對 D點取矩：Ea1( h12 paApaBh2 ) Ea 2( h22 paBpaD ) Es1h2E ph33paApaB3paBpaD33Es2( h32 psCpsD )

7、03 psC psD11.68(1.152 7.812.5151.85 h3 ) (13.9 0.75h3 )(h31.85)37.812.515(1.85h3 212.515(15.291.5h3 ) 5(h31.85) 2 h31.8518.75h32 h3312.515(15.291.5h3 )33(5h318.5) h3( h3218.5(18.5 10h3 ) )0318.5(18.510h3 )h3 4.1m鋼板樁入土深度應大于4.1m 。b. 鋼板樁強度檢算 ：由剪力等于零的條件確定最大彎矩所在截面位置Ea1Ea 2Es1EpEs2011.68 (13.90.75 y)( y1.

8、85) 5( y 1.85) 218.75 y2(5y 18.5) y 0y2.22m彎矩為.專業學習資料.MEa1h12 paApaB1.852.22)Ea 21.852.222 paBpaD)1.85 2.22(paApaB(3paBpaDEs1332.222.22 2 psCpsD)11.681.1527.812.5151.85 2.22)E pEs2 (3psCpsD(37.812.5153(13.90.752.22)(2.221.85)(1.852.22212.515(15.291.52.22) )312.515(15.291.52.22)5( 2.221.85) 22.221.85

9、18.752.22 22.2233(52.2218.5)2.222.22218.5(18.5102.22)(18.5(18.510)32.22)154.4KN mM154.4KN mW2150cm3滿足要求 。71.8MPa < 215MPa 工況二：設置內支撐 ，開挖至標高 +140.0m 處，坑內水位保持在標高+143.65m 處（見圖 2）。a.確定鋼板樁埋深計算原則 ：所有外力均對 O 點取矩，根據彎矩平衡確定埋深土壓力計算 ：主動土壓力 ：paAqK a139 0.2 7.8KPapaB(q1h1 ) K a1(3920.51.15)0.2 12.515KPapaD 1(q1

10、h11'h2 ) K a1(3920.51.15 7.5 5.65) 0.220.99KPapaD 2(q1h11'h2 ) K a22cK a 2(39 20.5 1.15 7.55.65) 0.742 2 22 0.86140KPapaFq1 h11' h22' ( h3 1.2)K a 2 2c K a 2 39 20.5 1.15 7.5 5.65 7.26 (h3 1.2) 0.7422220.86146.55.39h3 KPa.專業學習資料.Aq筑島頂 +147.80mEa11PaAh1+146.5mRBPaB常水位 +146.65mO土層1坑內水位

11、 +143.65mCh2PsCEa12DPaD2 PaD1+141.0mEs1Es2E+139.8mPpEh3Ea2土層2EpPsFPpFFPaFPsF圖 2工況二Ea111 ( paApaB )h11(7.812.515)1.1511.681125KN22Ea121 ( paBpaD 1 )h21(12.51520.99)5.6594.65KN22Ea 21 ( paD 2paF )(h3 1.2)1(4046.55.39h3 )(h3 1.2) (43.3 2.7h3 )(h3 1.2) KN22被動土壓力 ：ppE2cK p2221.34751.1KPappF'h Kp2cKp7

12、.26h1.3472 221.3479.78h51.1KPa2333Ep1 ( p pEp pF )h31(51.19.78h351.1)h3(4.89h351.1)h3 KN22水壓力計算 ：psFw ( h21.2 h3 )68.510h3Es11psF(h3h21.2)5(h36.85)22.專業學習資料.psCw 3 30Es21( psCpsF )(h33.85)(49.25 5h3 )(h33.85)2對 O點取矩：Ea11( h12 paApaB0.15)Ea12( h2paB2 paD 10.15)3paApaB3paBpaD 1Ea 2( h31.2paD 22 paF5.5

13、)Es1( 2( h21.2h3 )0.15)E p( h3p pE2 p pFp pE6.7)3paD 2paF33p pFEs 2( h33.85psC2 psF2.85)03psCpsF11.681.1527.812.5150.15)94.655.6512.515220.99(7.812.515(312.5150.15)320.99(43.32.7h3 )( h31.2)( h31.2402( 46.55.39h3 )5.5)5(h3 6.85) 2(2(6.85h3 )0.15)340 (46.5 5.39h3 )3( 4.89h51.1)h3( h351.12(9.78h351.1)

14、6.7)3351.1(9.78h351.1)(49.255h )( h3.85)( h33.85302 ( 68.510h3 )2.85)033330( 68.510h3 )得 h3 4.7m鋼板樁入土深度應大于4.7m 。b.計算支撐反力根據水平力平衡 ， Ea11Ea12Ea 2Es1E pEs2 R011.6894.65(43.32.74.7)(4.71.2)5(4.76.85) 2(4.894.751.1)4.7(49.25 54.7)(4.73.85)R 0得 R 133.5KN即支撐反力為 133.5KNc. 鋼板樁強度檢算 ：由剪力等于零的條件確定最大彎矩所在截面位置（見圖 3）

15、paH(q'(3 y1 ) K a1 (39 20.5 1.15 7.5 (3 y1 ) 0.2 (17.015 1 .5 y1 )KPa1 h11psHw(3 y1 ) 30 10 y1.專業學習資料.Aq筑島頂 +147.80mEa11PaAh1+146.5mRBPaB常水位 +146.65mO土層1坑內水位 +143.65mCEay13+y1PsCEs1Es2y1PsHHPaHPsH圖 3Eay11 ( paBpaH )(3y1 )1(12.51517.015 1.5 y1 )(3y1 )22(14.765 0.75 y1 )(3y1 ) KN設 H 點剪力為 0， Ea11Ea

16、y1Es1Es2R 0 ，11.68(14.7650.75 y1 )(3 y1 )5( y1 3) 2(30 5y1 ) y1133.50 y1 1.77 m彎矩為M y1Rh13 1.77)Ea1 y1.77 32 paBpaH10(1.77 3)3( 2.85 1.77) Ea11 (3(paBpaH)363030101.771.7723030101.7721.77303010262.4KN m31.77鋼板樁應力M262.4KNm122 215MPaW2150cm3MPa滿足要求 。工況三：混凝土封底 、抽水后（見圖 4）將封底砼看作一道支撐 ，則按 1/2 分擔法計算 2 道支撐結構內

17、力 。a.支撐反力及埋深計算H 點為 CG 中點。.專業學習資料.土壓力計算 ：主動土壓力 ：Aq筑島頂 +147.80mPaA+146.5mRCBPaB常水位 +146.65mC土層1+143.45mPaHPsHH+140.4mDPaD2 PaD1+141.0mRGPsGGPaGPsE+139.8mPpEE土層2hPsFPpFFPaFPsF圖4 工況三paAqK a1390.27.8KPapaB12.515KPapaH(3920.51.157.53.2)0.217.315KPapaD 1(3920.51.157.55.65)0.220.99KPapaD 2(3920.51.157.55.65

18、)0.742 2220.74240KPapaG(3920.51.157.55.657.260.6) 0.742 2 220.742 43.24KPapaF3920.51.157.55.657.26(0.6h)0.742 222 0.742 43.24 5.39hKPa被動土壓力 ：.專業學習資料.ppE2221.34751.1KPappF7.26h1.3472221.3479.78h51.1KPa水壓力：psHw3.232 KPapsEw6.8568.5KPapsGw 6.25 62.5KPapsFw (6.85 h) 10h 68.5KPa鋼板樁 AH 段的土壓力 、水壓力由 C 點支撐承擔

19、 。1 ( paApaB )1.151 ( paBpaH ) 3.21 psH 3.2RC222得RC1(7.812.515) 1.151 (12.51517.315)3.21 32 3.2 110.6KN222鋼板樁 GF 段上的主動土壓力 、水壓力由 EF 段被動土壓力 、水壓力和 G 點的支撐各承擔一半 。1 ( paGpaF )(0.6h)1 ( psGpsF )(0.6 h)222 1( p pEppF )h1 ( psE psF )h2RG122得 h 0.50m， RG1 61.6KN鋼板樁 HG 段的土壓力 、水壓力由 G 點支撐承擔 。11paG )0.61psG )3.05

20、RG 2( paHpaD 1 ) 2.45( paD 2( psH212120.6 1RG 2(17.31520.99) 2.45( 4043.24)(3262.5) 3.05222216KNRGRG 1RG 2277.6KNC、G 點的支撐反力分別為110.6KN 、277.6KN ，鋼板樁埋深應大于0.50m 。.專業學習資料.b.鋼板樁強度檢算由剪力為零處確定彎矩最大值所在截面位置， a 部分計算可得H 面為剪力為零截面M H1paB )1.151.152 paApaB3.2)( paA(paApaB2313.22 paBpaH)1( paB paH ) 3.2 (paBpaH( psH ) 3.22321(7.8 12.515)1.151.1527.812.5152(7.83.2)312.5151(12.51517.315)3.2( 3.2212.51517.315)2312.51517.315166.9KNm3.2RC3.05313.23.23.0532110.623鋼板樁應力M166.9KN m77.6