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Ф=20.1°
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 W=2037cm3，[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
ka=tgа（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，
h1=q/r=20/18.8
=1.06m
17.50m以上土压力强度Pa1：
Pa1=r*(h1 1.5)Ka=18.8*(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) ()18.8-10*5.83]*0.49
=48.7KN/m2
水压力(围堰抽水后)Pa3：
Pa3=rw*(17.5-11.67)=10*5.83
=58.3 KN/m2
则总的主动压力(土体及水压力)Ea：
Ea=(23.6*2.56)/2 23.6*(2.56 5.83) (48.72-23.6)*5.83/2 58.3*5.83/2
=471.4 KN/m2
合力Ea距承台底的距离y：
471.4*y=23.6*2.56*5.83 2.56/3 23.6*5.83*5.83/2 (48.72-23.6)/2*5.83*5.83/3 58.3*5.83/2*5.83/3
=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
h1=1.11h=1.11*2.98=3.3m
h2=0.88H=0.88*2.98=2.62m
h3=0.77h=0.77*2.98=2.3m
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
P1=23.6×2.56/2 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
P2=95.97×（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r=8.8KN/m2
Kn=r(Kp-Ka)=8.8*(2.05-0.49)
=13.73 KN/m3
则r*( Kp-Ka)*X*X*X*2/3*1/2
=2.28*471.4
得X=6.12
取安全系数K=1.1
X=1.1*6.12=6.73m
所以钢板桩的总长度L为：
L=6.73 1.06 7.33=14.76m
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:
r=18.8 KN/m3，c=21.1Kpa，q=20 KN/m2
由抗隆起安全系数K=2πC/（q rh）≥1.2
则：
h ≤(2πC -1.2q)/1.2r
≤(2*3.14*21.1-1.2*20)/1.2*18.8
≤ 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，尽量减小坑沿活载，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-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m3, t=5.0m h＇=7.0m rw=10.0 KN/m3
则K=(7 2*5)*8.8/7*10
=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：
Q=K*A*ι= K*A* 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=(0.08*26*20*7)/(7 2*5)
=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
K=Pk/Pf=(0.9Ph λ*L*∑fι*h)/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浮。
（9）封底砼强度验算
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