承台拉森钢板桩设计计算书一

　　　承台钢板桩设计计算书
1钢板桩设计
1.1设计条件
　　　⑴设计水位及冲刷
　　　设计高潮水位：+3.576m
　　　⑵地质情况
　　　土层分布：填筑土1.2m，淤泥5.9m，亚粘土9.3m，砾砂4.9m。
　　　各土层重度为：γ1=17.7KN/ m3，γ2=14.8KN/ m3，γ3=19.5KN/ m3，γω=10KN/ m3，内摩擦角Φ1=0°，Φ2=3.6°，Φ3=32.2°。
　　　⑶工程简介
　　　承台顶面标高为0m，承台底面标高：-2m；承台尺寸为9.6×3.2×2m。
1.2设计参数
　　　⑴水位：取设计高潮位+3.576m
　　　⑵浪高：取0.5m
1.3钢板桩结构形式
　　　钢板桩采用拉森Ⅳb型钢板桩，每米钢板桩墙W=2270cm3，[f]=200MPa；围堰尺寸：10.6×4.2m；距离承台底面3.5m设置一道支撑梁。
　　　
　　　钢板桩剖面图
1.4封底混凝土厚度确定
　　　已知承台底标高为-2m，设计水位为+3.576m。
　　　根据公式+D≤h
　　　式中：b--板宽，一般取b=1
　　　      fct--砼抗压强度（C20）, fct =9.6×103KPa
　　　      D--水下砼与井底泥土掺混需增厚度  D=0.3~0.5m
　　　    
　　　其中：l1--矩形板计算跨径，取小值l1=4.2m(两侧各留0.5m施工空间)
　　　      mac—弯矩系数，查《建筑结构设计综合手册》表3.8.1，得mac=0.0965
　　　　　　p—静水压力形成的荷载，p=10×5.576=55.76KN/m2
　　　+D=0.24+D
　　　D值取最大值0.5m，h≥0.74m，故取h为0.8m。
1.5钢板桩顶标高确定
　　　由于桥位处设计高潮水位为＋3.576m，并考虑0.5m的浪高影响，钢围堰的顶标高确定为＋4.076m。
1.6钢板桩嵌固深度确定
　　　承台的底标高为-2m，围堰内C20封底砼厚0.8m，基础处理为1m厚的砾石。封底混凝土浇筑结束，围堰内水被抽干之后为最不利工况。在最不利工况下，确定钢板桩的入土深度。
　　　①作用于板桩上的土压力强度
　　　Ka1= tg2（45°-φ/2）= tg2（45°）=1
　　　Kp1= tg2（45°+φ/2）= tg2（45°）=1
　　　Ka2= tg2（45°-φ/2）= tg2（45°-3.6/2）=0.882
　　　Kp2= tg2（45°+Φ/2）= tg2（45°+3.6/2）=1.134
　　　Ka3= tg2（45°-φ/2）= tg2（45°-32.2/2）=0.305
　　　Kp3= tg2（45°+Φ/2）= tg2（45°+32.2/2）=3.282
　　　②承台底标高以上，钢板桩单悬臂所受的力计算
　　　a、主动土压力：
　　　Pa1=Ka1×（γ1-γω）×h1                    
　　　=1×（17.7-10）×1.2
　　　  =9.24 KN/m2  
　　　Pa2=Ka2×（γ1-γω）×h2+ Pa1
　　　=0.882×（14.8-10）×3.35+9.24
　　　  =23.4 KN/m2 
　　　b、水压力(围堰抽水后)Paw：
　　　Paω=γω(3.576-（-2）)=10×5.576
　　　=55.76 KN/m2
　　　c、主动压力(土体及水压力)Ea：
　　　Ea=(9.24×1.2)/2+(9.24+23.4)×3.35/2+55.76×5.576/2
　　　=215.67KN/m
　　　合力Ea距承台底的距离y：
　　　215.67×y=9.24×1.2/2×（0.4+3.35）+9.24×3.35×3.35/2+(23.4-9.24) ×3.35/2×3.35/3+55.76×5.576/2×5.576/3
　　　得y=1.79m。
　　　承台底面线以下为淤泥、亚粘土，厚度分别为2.55m、9.3m，围堰内回填砾石按照最不利考虑，按淤泥层计算。假设钢板桩主动土压力等于被动土压力的点为K点，则：Pak=Ppk。设K点距离淤泥底面的距离为u，则：
　　　Pak =23.4+0.882×2.55×（14.8-10）+0.305×u×（19.5-10）
　　　Ppk =1.134×1.75×（14.8-10）+3.282×u×（19.5-10）
　　　Pak=Ppk
　　　得到u=0.87m
　　　用等值梁法计算钢板桩的入土深度，
　　　K点主动土压力等于被动土压力，即Pak=Ppk，
　　　则K点即为弯矩为零的点。假设支撑梁的位置距离
　　　承台底面的距离为3.5m，支撑反力为Tc，
　　　用等代简支梁法简化，则