钢板桩支护计算书
1#~10#雨水检查井钢板桩支护
设计计算书
\
1#~10#雨水检查井钢板桩支护
设计计算书
计算：
复核：
审核：
审定：
目录
1.计算说明 (1)
1.1 概况 (1)
1.2 计算内容 (1)
2.计算依据 (1)
3.参数选取及荷载计算 (1)
3.1 支护平面布置 (1)
3.2 板桩、圈梁截面 (1)
3.3 计算荷载参数 (2)
3.4 材料容许用力值 (3)
4.主要结构计算及结果 (4)
4.1 计算模型 (4)
4.2 计算工况说明 (4)
4.3 钢板桩的计算及结果 (4)
4.4 圈梁的计算及结果 (7)
5.结论及建议 (9)
1.计算说明
1.1 概况
陇海快速路―中州大道互通式立交上跨陇海铁路立交桥工程位于河南省郑州市中州大道与陇海铁路交汇处，桥位处既有5+2×16+5m四孔分离式箱桥，与陇海铁路下行线交叉点里程：K561+246，在既有箱桥两侧新建中州大道互通式立交上跨陇海铁路立交桥，本桥为双幅桥，主线桥桥面宽26.75m。
根据总体布置,原下穿立交雨水泵房和检查井受新设桥墩影响,需要拆除迁建。
1#-4#为矩形混凝土雨水检查井，最大平面尺寸为2.1×1.9m，5#-10#为圆形混凝土雨水检查井，平面尺寸为φ2.2m，所有检查井最大深度h=4.2m，井内壁均需做防水处理。
检查井开挖范围内，土层以细砂、粉土为主，拟采用钢板桩支护辅助施工。
钢板桩使用SKSP-Ⅳ型板桩，长度为9m，支护设置一层圈梁。
1.2 计算内容
采用容许应力法和有限元法对支护施工过程中的各工况进行计算，计算内容包括钢板桩、圈梁等的强度、刚度。
2.计算依据
《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）
《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）
《基坑工程手册》中国建筑出版社刘国斌王卫东主编
《陇海快速路-中州大道互通式立交上跨陇海铁路立交桥工程第四册给排水工程》（中铁工程设计咨询集团有限公司）
《陇海快速路-中州大道互通式立交上跨陇海铁路立交桥工程岩土工程勘察报告》
项目部提供的地质等相关资料
3.参数选取及荷载计算
3.1 支护平面布置
支护施工采用单层支撑，钢板桩长度为9m，具体布置如下图1所示：
3.2 板桩、圈梁截面
SKSP-Ⅳ型板桩参数如下：I＝38600cm³，W=2270cm³; （按1m宽度计）。
地面标高为-0.5，板桩长9米，桩顶标高＋0.0m。
圈梁采用2[25b对扣焊，圈梁安装标高为-1.7m处。
3.3 计算荷载参数
设计假定:由于项目部提供的地质报告中没有填土和细砂的物理力学性质参数，根据规范，现在假定各土层的γ=18.2KN/m³，填土Ф=12°，c=0kPa，细砂Ф=30°，c=0kPa。
（1）土参数及土层情况
①填土（-0.5～-3.6m，Ф=12°，c=0kPa）、②细砂（-3.6～-7.7m，Ф=30°，c=0kPa）、
②1粉质粘土（-7.7～-9.0m,Ф=18.3°，c=26.9kPa）
图1 钢板桩支护平面布置图（单位：mm）
图2 圈梁截面图（单位：mm）
图3土层示意图
3.4 材料容许应力值
（1）钢材容许应力值：（单位：MPa）
4．主要结构计算及结果
4.1 计算模型
图4 钢板桩土压强示意图
4.2 计算工况说明
圈梁安装完成并开挖至基底时，为钢板桩围堰的最不利状态。
用等值梁法计算钢板桩受力。
4.3 钢板桩的计算及结果
γ，Ф，C 在深度8.5m 范围内取平均值， γ=18.2kN/m ³
Ф=(12×3.6+30×4.1+18.3×0.8)/8.5=21.2° C=2.5kPa
47.0K a =,13.2K p = （1）计算钢板桩受力情况 假定反弯点距坑底的距离y
主动土压强：39.35y 55.8K c 2K )y 2.4(P a a a +=-⨯+⨯=γ
被动土压强：7.29y 77.38K c 2K y P p p p +=+⨯⨯=γ 由p a P P =，解得y=1.06m （2）建立模型
用midas 软件建立模型，可知圈梁反力为76.8KN ，反弯点的反力为51.3KN ，钢板桩最大弯矩为62.0kN.m 。
钢板桩应力:
MPa MPa W 1823.272270
100.62M 3
max max <=⨯==σ，满足要求。
反弯点下的有效嵌固深度m 2.3)
(3
.516=-⨯⨯=
a p K K t γ
钢板桩最小长度L=3.2+1.06+4.7=8.96m ，板桩长度满足要求。
图5 钢板桩的有限元模型
图6 钢板桩的反力图
4.4 圈梁的计算及结果
由前述计算结果可知，圈梁的最大反力为76.8kN 。
用midas 建立模型。
图8 圈梁的有限元模型
图9 圈梁的组合应力图
圈梁最大组合应力为[]MPa MPa 0.1828.162=<=σσ，满足要求
图10 圈梁的变形图
圈梁最大位移mm l
mm f 75.6400
66..2=<
=，满足要求
图11 圈梁的轴力图
圈梁的最大轴力为141.7KN 。
A=7.894×103 mm 2，I=7.13×107mm 4，L=2.7m ， 回转半径i=63mm ，长细比λ=L/i=43
中铁大桥局集团一公司工程结构设计研究所 查表得稳定系数φ=0.891 σ=N/(A φ)=20.1MPa ＜
182MPa
图12 圈梁的剪应力图
圈梁最大剪应力为[]MPa MPa 5.1107.37=<=σσ，满足要求 5．结论及建议
经检算，支护的强度、刚度满足要求。