宁德特大桥承台钢板桩围堰设计

一、工程概况:

宁德特大桥是新建铁路温福线 (福建段 )站前工程第 Ⅲ标段,一座特大型桥梁 ,全长 8 162. 5 m。桥梁跨越宁德海湾及其岸边农田、鱼塘 ,并在其福州端跨越罗宁高速公路和 104国道。宁德特大桥基础为 <1.5 m,<1.25 m钻孔桩 ,桩长为 10 m~63 m;承台最大尺寸为 10.4 m ×14.3 m,高 3.5 m。墩身均为实心式 ,墩身高度范围为 3.35 m~20.35 m。上部结构为三联三跨连续梁及 24 m,32 m简支箱梁 ,共 236孔 ,采用整孔预制、架设方案施工。

二、水文及地质特征:

桥址处海域为外海海域,桥址处海滩每天都有一大一小两次 涨落潮,高潮时水深5m~10m。每月的月初、月中潮水较大。百 年一遇高潮位力+5.5m,2008最高潮位为4.3m。桥层较为简单,上部为第四海系成因的淤泥,平均厚度约为20.0 m, 中部为冲洪积,冲积成因的卵石土,砂类土和粉质黏土等,平均厚 度约为16,0 m,下部则为燕山晚期花岚岩及其风化残积土。

三、钢板桩围堰设计(以58号墩为例)

1)  钢板桩选型:根据实际地质情况 ,结合钢板桩的特性、施工方面进行考虑 ,宁德特大桥水中墩承台及部分岸上承台选用拉森 Ⅳ型钢板桩施工 ,其主要技术参数为 : W =2 043 cm3 , I = 31 950 cm4 , Q =76.1 kg/ m。

2)钢板桩设计简检算:宁德特大桥施工高水位为 +4.5 m。钢板桩围堰所在土层为淤泥 ,其物理性质指标为 :内摩擦角 φ= 3. 21°,取等代内摩擦角 φe = 15°,粘聚力 ε=10.3 kPa,γsat = 16. 2 kN/ m3。承台顶标高 -0.18 m,承台底标高 -3.68 m,基坑底开挖至 -5.18 m。承台厚度为 3.5 m,水下封底混凝土厚度取用 1.5 m,淤泥面标高 -4.06 m。

钢板桩最小入土深度 t0。因开挖深度较深 ,又为单撑支护 ,需钢板桩入土较深 ,故按上端为自由支撑 ,下端为固定支撑 ,用等值梁法计算。板桩上土压力分布见图 1。

2

以最不利工况 :潮位至 +3.8 m,第一道支撑 (+2.5 m)安装好 ,抽水至 +0.0 m,安装第二道支撑 (+0.5 m)计算最小入土深度 t0。

.土压力计算。

主动土压力系数 : ka = tg2 (45°-φ2 e ) =0.59。

被动土压力系数 : kp = tg2 (45°+ φ2 e ) =1.70。

被动土压力修正系数 : k =1. 4 ,则 kp = kkp = 1. 4 ×1.70 = 2.38。

主动土压力 : q1 =0; q2= γwh = 10 ×7.86 =78.6 kPa; q4=A γh = 40. 6 kPa。

土压力为零点 : y = q2-q4 = 78.6-40.6 =1.31 m。r( �kp -ka) 16. 2 ×(2.38-0.59)

b.支撑荷载计算。计算时取一延米板桩条 ,假定板桩在支撑间为连续梁 (见图 2)

解得 : A =129.21 kN/m; B = 122. 25 kN/ m。

c.钢板桩插入深度的计算。1RB x = rx 3 ( �kp -ka) ;

6 x =5.03 m; t =1. 1 (x + y) = 1. 1 ×(5.03+1.31) =6.97 m。

桩长 :4.6+4.06+6.97=15.63 m;取桩长 16 m。

d.钢板桩弯矩计算。最大弯矩 ( B点): M max = 273. 91 kN•m。

M max 273. 91 ×106

钢板桩应力 :σmax = W = 2 043 ×1 000 = 134. 07 MPa <[σ] = 170 MPa.钢板桩满足要求。

 

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