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注浆帷幕护圈计算单(考虑偏载)
桂 林 南 洲 大 桥
P2主墩承台注浆帷幕围堰计算单
计 算:
复 核:
项目负责:
总工程师:
中铁大桥局集团二公司设计部
二〇〇五年三月
一、概况
桂林市南洲大桥位于桂林市叠彩区大沙乡境内,全长320m。跨径组合为(50+87+144+39)m,其中87m和144m为曲塔双索面斜拉桥,斜拉桥东西两侧各接50m辅道孔和39m过渡孔。斜拉桥采用塔梁固接扇形双索面结构形式,主跨采用钢砼叠合梁,边跨采用预应力砼梁。主墩下设两个相对独立的直径D=21m的圆形承台,每个厚度为5m。承台布置24根φ1.5m钻孔桩和6根备用桩。承台底标高+141.0m,顶标高+146.0m,常水位+146.65m,筑岛顶+147.8m。
P2主墩的承台施工采用注浆帷幕钢筋混凝土护圈作为基坑支护。
注浆采用425#普通水泥,水泥浆水灰比为1:1,水泥浆中掺入2%-4%的水玻璃。旋喷桩有效扩散半径不小于0.6m,注浆孔距为1.0m,排距为0.86m。
圆形护圈采用分级施工,每开挖1m就施工一层护圈,钢筋砼护圈厚0.6m,采用C30砼,构造配筋。
二、设计计算
1、计算假定
1.1假定注浆帷幕形成的水泥土墙厚度为0.8B(B为两排孔帷幕体的有效宽度,0.8为考虑帷幕不均匀性选用的折减系数)。
1.2由于缺乏资料,假定注浆形成的固结体的强度相当于C5级砼。根据《铁路桥涵钢筋砼和预应力砼结构设计规范》中已有砼等级的应力值,类推C5砼的应力值:
中心受压应力容许值[]=1.52Mpa;
弯曲受压及偏心受压应力容许值[]=2.0Mpa;
无箍筋及斜筋时主拉应力容许值[]=0.15Mpa;
2、封底止水帷幕厚度的确定(《深基坑工程设计施工手册》P41)
2.1计算方法介绍
2.1.1钻孔桩与注浆体之间的摩阻力
按最大桩距确定所承担的受力面积A进行计算。
摩阻力
U-钻孔桩断面周长
-单位面积摩阻力(各种灌注桩取40 kN/㎡)
2.1.2帷幕体底面以上各层土注浆体的自重总压力
A-每根工程桩的受力面积(㎡)
-分别为自坑底算起的各土层注浆体重度(kN/m3)与厚度(m),可近似取平均重度
2.1.3帷幕体底面的顶托力
-水的重度(kN/m3)
h-坑底面以上坑外地下水位的高度
-安全系数,一般取1.2
2.2厚度计算
2.2.1取整个坑底注浆体进行计算,设厚度为
2.2.2取两钻孔桩之间的注浆体计算,设厚度为
2.2.3取钻孔桩与竖向止水帷幕间的注浆体计算,设厚度为
综上所述,要求封底注浆体厚度不小于6m。
3、封底注浆体验算
静水压力对坑底注浆体形成的荷载:
取1m宽板为对象
按简支双向板进行计算,,
查表得,
,
0.15Mpa(可)
封底注浆体强度满足要求。
4、竖向止水帷幕悬臂2.5m时的受力计算
取1m宽帷幕体进行计算(如图1)
帷幕外侧土天然容重,浮容重,粘聚力,内摩擦角 ,
土压力计算:
图1
水压力计算:
对C点取矩
帷幕的有效厚度计算(如图2)
,,
有效宽度为
0.15(可)
竖向帷幕体强度满足要求。
图2
5、混凝土护圈计算(根据《建筑施工计算手册》)
护圈施工水位149.0m,筑岛顶面标高149.5m,以最底层护圈进行计算,护圈厚度0.6m,直径为23.8m,护圈高度1m。
护圈采用C30混凝土, 筑岛填土为砂土 ,内摩擦角,容重 。
计算图示如下(图3)
图3
N=qr=94.05×11.9=1119.2KN
14.3Mpa(可)
考虑到注浆帷幕及砼护圈的不圆度,砼护圈需构造配筋,如图4。
2、考虑帷幕体外的施工偏载时
考虑一台30t的履带挖掘机(履带宽:2m×3.4m×0.8m),挖掘机产生的荷载300/(2×3.4×0.8)=55kN/m2,护圈配筋采用φ20Ⅰ级钢筋。
计算图示(如图4):
图4
荷载计算(如图5)
q1=(20.5×0.5+7.5×8)×0.2+8×10=94.05kN/m2
q2=(20.5×0.5+7.5×8+55)×0.2+8×10=105.05kN/m2
图5
A、B截面的弯矩和轴力
MA =0.15×(q1-q2)r2
=0.15×(94.05-105.05)×(23.8/2)2
=-233.7kN.m
MB =0.14×(q2-q1)r2
=0.14×(105.05-94.05)×(23.8/2)2
=218.1kN.m
NA =q1r×+0.8r(q2-q1)
=94.05×23.8/2+0.8×23.8/2×(105.05-94.05)
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