Φ800的钢管桩支墩计算书

Φ800钢管桩支墩计算书

支墩采用Φ800的钢管桩，壁厚10mm，一排5根，间距2.4m。横梁采用45#工字钢，间距2.4m，纵梁采用贝雷片，间距0.9m，横梁采用10×10cm方木，间距25cm。底模采用高强度竹胶板，板厚t=12mm，竹胶板方木背肋间距为250mm。钢箱梁以C匝道为例，如下图所示：

一、荷载计算

1、箱梁荷载：

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该箱梁截面积：S= 7.682m2，砼自重取2.6T/m3

1、单位面积的荷载为P1=26×7.682×1/(1.8×6.472)=17.145 KN/m2

2、施工荷载：取P2=2.5KN/m2

3、振捣混凝土产生荷载：取P3=2.0KN/m2

4、模板带木枋荷载：P4=0.5 KN/m2

P=1.2×(P1+ P4)+1.4×(P2+ P3)=27.474KN/m2

二、底模强度计算

箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=12mm，竹胶板方木背肋间距为250mm，所以验算模板强度采用宽b=250mm平面竹胶板。

1、模板力学性能

（1）弹性模量E=0.1×105MPa。

（2）截面惯性矩：I=bh3/12=25×1.23/12=3.6cm4

（3）截面抵抗矩：W= bh2/6=25×1.22/6=6cm3

（4）截面积：A=bh=25×1.2=30cm2

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2、模板受力计算

（1）底模板均布荷载：q=P×b=27.474×0.25=6.869KN/m

（2）跨中最大弯矩：M=qL2/8=6.869×0.252/8=0.054 KN·m

（3）弯拉应力：σ=M/W=0.054×103/6×10-6=9MPa＜［σ］=11MPa

竹胶板板弯拉应力满足要求。

（4）挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按四等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：

f=0.632qL4/100EI

=(0.632×6.869×0.254)/(100×0.1×108×3.6×10-8)

=0.47mm＜L/400=0.75mm

竹胶板挠度满足要求。

综上，竹胶板受力满足要求。

三、横梁强度计算

横梁为10×10cm方木，跨径为0.6m，中对中间距为0.35m。

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截面抵抗矩：W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3

截面惯性矩：I= bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4

作用在横梁上的均布荷载为：

q=P×0.35=27.474×0.35=9.62KN/m

跨中最大弯矩：M=qL2/8=9.62×0.62/8=0.43KN·m

落叶松容许抗弯应力［σ］=14.5MPa，弹性模量E=11×103MPa

1、横梁弯拉应力：σ=M/W=0.43×103/1.67×10-4=2.57MPa＜［σ］=14.5MPa

横梁弯拉应力满足要求。

2、横梁挠度：f=5qL4/384EI

=(5×9.62×0.64)/(384×11×106×8.33×10-6)

=0.18mm＜L/400=1.5mm

横梁抗挠满足要求。

综上，横梁强度满足要求。

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四、纵梁强度计算

纵梁为贝雷梁，跨径为0.9m，间距为0.6m

贝雷桁架：其为国家规定尺寸制造，每片桁架为1.5高×3.0m长，重270Kg。弦杆由2[10组成，内侧的斜杆腹杆系由I 8组成，钢材为16Mn钢，最大拉压弯应力为273Mpa，剪应力为156Mpa。支撑架重40Kg。单片贝雷桁架容许弯距为788.2KN.m，剪力为245.2KN。 单排双层不加强贝雷片力学性质：

弹性模量：E=2.1×105MPa惯性矩：I=107.4×108mm4 W=3.75×10-4m3

作用在纵梁上的均布荷载为：

q=P×0.9=27.474×0.9=24.73KN/m

跨中最大弯矩：M=qL2/8=24.73×0.92/8=2.5KN·m

1、纵梁弯拉应力：σ=M/W=2.5×103/3.75×10-4=66.7MPa＜［σ］=273MPa

纵梁弯拉应力满足要求。

2、纵梁挠度：f=5qL4/384EI

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=(5×24.73×0.54)/(384×2.1×105MPA×107.4×108mm4)

=0.09mm＜L/400=2.25mm

纵梁抗挠满足要求。

综上，纵梁强度满足要求。

五、工字钢梁强度计算

45#工字钢截面惯性矩：I=3.244×10-4m4，截面抵抗矩：W=1432.9cm3

间距为40cm，跨径为2.4m，

作用在工字钢梁上的均布荷载为：

q=P×0.4=27.474×0.４=10.99KN/m

跨中最大弯矩：M=qL2/8=10.99×2.42/8=7.91KN·m

工字钢容许抗弯应力［σ］=175MPa，弹性模量E=2.1×105MPa

1、工字钢梁弯拉应力：σ=M/W=7.91×103/1432.9×10-6=55.2MPa＜［σ］=175MPa

工字钢梁弯拉应力满足要求。

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2、工字钢梁挠度：f=5qL4/384EI

=(5×10.99×44)/(384×2.1×108×3.244×10-4)

=5.4mm＜L/400=6mm

工字钢梁抗挠满满足要求。

综上，工字钢梁强度满足要求。

六、桩长计算

由于各桩点地层结构不一致，无法采用统一桩长，只能按地质勘探资料分别计算各部位的控制桩长，并以此指导沉桩。计算时只考虑桩侧摩阻力，不计入桩底承载力。

6.1侧壁摩阻力的取值

按工程地质报告取中值

粉质粘土 40kpa

淤泥质粉质粘土 10kpa

粉质粘土 50kpa

强风化砾岩 20kpa

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粉质粘土 90kpa

6.2钢管桩长度计算

1）、按钻孔地质柱状图计算

FB＝0.5×Uaifili＝0.5×2.61×1×（0.6×40×4.3＋0.6×10×11.5+0.6×50×3.4）＝357.83kN

Ap=0.5027m2, Qr=514.15kpa, Ra=854.8kn

桩入土深度19.2m，桩长20m

2）、用就近的钻孔地质资料计算

F＝0.5×2.512×（0.6×40×1.64＋0.6×20×15.9＋1.1×80×3.4＋1.1×120×5.8）＝1626.5kN

Ap=0.5027m2, Qr=569.52kpa, Ra=1964.5kn

桩入土深度26.74m，桩长28m

七、钢管桩受力计算

钢管桩的稳定计算

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钢管的几何尺寸及力学性能：直径D=800mm，壁厚10mm，d=780mm，理论重量G=0.97KN/M, 地面高度L=6米

支墩承受的模板及钢筋混凝土重量：6×6.5×27.474=1071.5 KN

工字钢梁的重量：4.5×11×0.8=39.6KN

每根钢管桩承受的重量（892.9+39.6）/3=370.4KN

钢管截面积：A=0.785(D2-d2)=0.025 m2

钢管的惯性矩：I=0.0491(D4-d4)＝0.0019m4，

钢管的抵抗矩：W=0.0982(D4-d4)/D＝0.005m3

钢管的回旋半径：r =( D2+d2)1/2/4=( 0.82+0.782) 1/2/4=0.279m

钢管在荷载作用下的压应力σ=370.4KN/0.025m2=149.3MPa<[σ] =215 MPa。稳定性满足要求。

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