桥梁基坑钢板桩支护设计的研究.pdf

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1、交通建设口EEⅡ2013年4月【文章编号]1673-003812013)10—0280-03桥梁基坑钢板桩支护设计的研究徐旭东(河南城际铁路有限公司河南省郑州市450052)摘要：通过实例介绍桥梁基坑钢板桩支护设计，然后研究支护设计的受力检算和可靠性。关键词：桥梁基坑；钢板桩支护；研究1工程概况郑州至开封城际铁路位于河南省中原城市群东部，设计等级为客运专线标准，正线数目采用双线，轨道类型为有砟轨道，设计时速200km／h。线路全长49．679正线公里，正线桥梁长度47．899km，桥梁比为96．4％，因此桥梁工程施工的成败直接影响全线各项既定目标的

2、实现。本工程顺郑开大道走向，沿线企事业单位办公建筑和民用房屋、堆积物等紧邻建筑红线，限制了桥梁基础放坡开挖。为确保施工安全质量，加快施工进度，采用钢板桩形式进行基坑支护。以开封特大桥499#承台基坑为例，进行基坑支护设计的研究。499#承台基坑开挖深度为4．2m，地质情况从地面往下依次为：粉砂(0—2．78ⅡI)；粉质黏土(一2．78～5．38Ⅱ1)：粉土(一5．38—1r．48m)。2钢板桩支护初步设计根据现场实际情况和类似工程施工经验，拟采用拉森v型钢板桩进行基坑支护。现场基本情况和支护设计如图l～2。图2基坑南侧有一道构筑物山墙，墙高6m左右

3、，距基坑边2．5m，如断面图中左侧所示荷载。钢板桩在基坑一0．6m处设置腰梁，四·280·角各设置斜角撑，腰梁、斜角撑材料均为400mmx400mm的H型钢。3对初步设计进行检算土压力采用朗金理论。3．1确定相关系数被动土压力系数：Kp=t跚2(45。+芋)=tan2(45。+芋)_2．04主动土压力系数：K，：taIl2(45。，J一。。2(45。一孚)-0．49为简化计算，取土的平均重度：一、／=20kN／m3(查地勘报告，经加权平均得出)。土的内摩擦角：小=200(查《建筑施工计算手册》(2007年第二版)江正荣编，第73页表2-1得)。3．

4、2计算桩体入土深度构造力学模型如图3，进行桩体入土深度计算，令C点力矩为零，设-4．2m以下桩体长t：C载。矗饕q：位XI'I，L“fr州／-1—d一刘E、^、=、幽3(1)主动土压力强度：PI-1(H+t)K主动土压力：E产—}1(H+t)。K(2)被动土压力强度：Pp-1(H+t)K被动土压力：Ep-丁11，t2K(3)局部均布荷载：简化为距基坑边一定距离的局部均布荷局部均布荷载换算成土当量土层厚度：H，=}=警=7“m所以由局部均布荷载引起的土压力强度为：牛1HqKt-20×7．14x0．49"=69．97kN／m2则主动土压力：Eq=hqP

5、r--'0．628x69．97=43．94kN／m∑M。=0，被动土压力安全系数取K=I．2E。(H+t)+Eqh-Ed／K--0丁1×7(H+t)3K,+Eqh一}M2K≯(}t+H)／K=0}×丁2×20×(4．2+t)3×0．49+43．94×3．88一丁1×20×t2×2．04×(t+4·2)／1．2--0整理有：2．48P+9．3t2-52．92t一126．39--0求解得：t=4．21m所以桩体长度为：l=H+t4．2“．2l=8．41m，取桩长9m主动土压力强度：Po=1／(H+t)K．=20x9x0．49=88．2kN／m2主动土压

6、力：EI-}^y(H+t)2K。=L，，×20×92X0．49=396．9kN／m被动土压力强度：ep='ytKJK=20x4．21x2．04／1．2=143．14kN／m2被动土压力：Ep-}0KP／K-}×20x4．212、x2．04／1．2=301．3kN／m令∑M=0求腰梁处反力：R+Ep-E,--Er--OR=E,+Eq-Ep--396．9+43．94—301．3=139．54kN3．3桩体强度检算求剪力为0的点，借助AutoCAD面积功能可知，剪力为0的点在局部力引起的荷载之下的某点，于是有：R+EJK=E—E。139．54+}M’2l

7、(／I(=}_y(H+t’)2K+43．94139．54+下1×20×t，2×2．04／I．2=下1×20(4．2+t，)2x0．49+43．94整理后：2．47t’2_8．4t’+1．87---0求解得：t’---0．23m所以剪力为0的点在距地面：H’=H+t’-4．2+0．23--4．43m，剪力为0的点弯矩最大：M。=lrt’--0．61R+}M’2Kp×}瓜一1yH’2K≯孚-43．94×3．57Mm=3．83×139．54+丁1×20xO．232x2．04×孚，1．2一f1×20×4．432×o．49×箕王一156．87M。=235．6

8、4kN。m采用的拉森V型钢板桩，其每米桩墙截面模数为：W=3150x10-6m3，于是有：cr=MJW=235．64／(3