你說的是設計這個產品嗎？如果有強度資料要求，你能做的就是在材料和結構上做設計，透過建模然後做模擬分析得到最佳化的方案。如果沒有強度資料提供，則要考慮工況要求，從產品的功能看，好像是做圍堰土方支撐的，需要考慮的是土方或流體密度因落差產生的壓強是多少，是否有支撐件？留多少冗餘量等等，這一切都需要資料支援。謝謝！

I40鋼板樁設計計算及施工方案

本標段施工範圍內共有75個承臺，分8種類型：

A類承臺:下部採用8根φ1.0 m鑽孔灌注樁，承臺尺寸為8.4×7m（橫×順）, 厚2m。主要適用於32+32m跨徑組合；

B類承臺: 下部採用10根φ1.25m 鑽孔灌注樁，承臺尺寸為8.4×8.2m（橫×順）, 厚2.6m。主要適用於24+32m跨徑組合；

C類承臺: 下部採用15根φ1.5 m鑽孔灌注樁，承臺尺寸為8.4×7m（橫×順）, 厚2.4m。主要適用於80m跨徑組合；

D類承臺: 下部採用8根φ1.2 m鑽孔灌注樁，承臺尺寸為8.4×8.2m（橫×順）, 厚2.6m。主要適用於30+40m跨徑組合；

E類承臺: 下部採用6根φ1.2 m鑽孔灌注樁，承臺尺寸為8.4×5.34m（橫×順）, 厚2.5m。主要適用於25+30m跨徑組合（斜交20°）；

F類承臺: 下部採用9根φ1.2 m鑽孔灌注樁，承臺尺寸為8.4×8.34m（橫×順）, 厚2.6m。主要適用於33.5+33.5m跨徑組合（斜交20°）；

G類承臺: 下部採用9根φ1.2 m鑽孔灌注樁，承臺尺寸為8.4×8.872m（橫×順）, 厚3.0m。主要適用於40+40m跨徑組合（斜交40°）；

H類承臺: 下部採用10根φ1.0m鑽孔灌注樁，承臺尺寸為27.0×4.5m（橫×順）, 厚1.5m。主要適用於橋臺基礎；擬採用I型鋼板樁實施圍護，以確保基坑安全開挖、承臺結構和墩身結構的順利施工。

二、地質情況

根據地質勘察報告顯示：勘察深度範圍內（河床底至鑽孔樁底）可分為7個地質單元層，鋼板樁深度主要在：⑴層為近代人工堆填土，⑵黃～灰黃色粘土和灰黃～灰色砂質粉土,(3)灰色粉質粘土

三、鋼板樁施工方案

1、鋼板樁的選用

根據工程所在地場地特點，結合鋼板樁的特性、施工方法等方面進行考慮，選用I型鋼板樁。I型WUR13型冷彎鋼板樁樁寬度適中，抗彎效能好，依地質資料及作業條件決定選用鋼板樁長度。

2、打樁裝置

擬採用Z550型液壓振動沉樁機，作為沉設鋼板樁的主要動力。投入鋼板樁打拔樁機1臺用於施工。打拔樁機為挖掘機加液壓高頻振動錘改裝而成，激振力220kN。

四、鋼板樁設計方案

現對承臺鋼板樁圍堰設計進行計算如下：

1、上海A8三標樁基658根，承臺75個。承臺寬8.4m，長5.34～8.872m（0#臺除外，0# 臺長×寬為4.5×27m。根據地質勘察報告顯示：勘察深度範圍內（河床底至鑽孔樁底）可分為7個地質單元層。

為保證設計安全，取土的重度選為：18.8KN/m3，內摩擦角選為Φ=20.1°。

2、現場實際情況

施工現場已經打設12米長I型鋼板樁，並提供以下資料：打設鋼板樁尺寸為沿道路方向承臺尺寸兩側各加0.5m；鋼板樁露出地面高度為0.5米(現場實際情況可能要糟糕一些，非人為因素影響)。

3單支撐鋼板樁計算

支撐層數和間距的佈置是鋼板樁施工中的重要問題，根據現場的支撐材料和開挖深度，我們採取在鋼板樁內側加一層圍囹並設定支撐，按單支撐進行鋼板樁計算。圍堰採用I型鋼板樁，W=1346cm3，[f]=350Mpa。

4、土的重度為：18.8KN/ m3，內摩擦角Ф=20.1°

5、距板樁外1.5m均布荷載按20KN/ m2計。基坑開挖深度不大於4m.

鋼板樁平面佈置、板樁型別選擇，支撐佈置形式，板樁入土深度、基底穩定性設計計算如下：

(1)作用於板樁上的土壓力強度及壓力分佈圖

ka=tgа（45°-φ/2）= tgа（45°-20.1/2）=0.49

Kp= tgа（45°+Ф/2）= tgа（45°+20.1/2）=2.05

板樁外側均布荷載換算填土高度h1，

h1=q/r=20KN/ m2÷18.8KN/ m3

=1.06m

基坑底以上土壓力強度Pa1：

Pa1=r*(h1+4)Ka=18.8×(1.06+4) ×0.49

=46.6KN/m2

合力Ea距承臺底的距離y為2.53m.

(2)確定內支撐層數及間距

按等彎距佈置確定各層支撐的間距,根據I型鋼板樁能承受的最大彎距確定板樁頂懸臂端的最大允許跨度h:

h= =

=313cm

=3.13m

h1=1.11h=1.11×3.13=3.47m

h2=0.88 h =0.88×3.13=2.75m

根據具體情況，確定採用【橋涵（施工手冊）】圖5-44的形式佈置。

支撐間距:S1=0.475×4+0.16×（0.34×4+0.12）=2.13m

S2=0.525×4-0.16×（0.34×4+0.12）=1.87m

（3）WUR13型冷彎鋼板樁厚度以0.36m計，圍囹以10m長計，

圍囹受力計算如下:

圍囹採用2 I40a工字鋼，翼板間每隔1m採用鋼板滿焊連線，形成半封閉箱型結構。鋼材屈服強度值fy=235N/mm2，鋼材抗壓強度設計值f=215N/mm2。2I40a工字鋼慣性矩/靜力矩（Ix /Sx）=68.2cm，截面模數=2180cm3。

a. 支承力：

18.8×0.49×2.13×（2.13+1.87）/2=78.49kN/m

P2=78.49×10/7=112.13kN

b.彎距

Mmax=112.13×2.252/8=49.67kN·m

σmax=49.67×106/（2180×103）

=17.68N/mm2＜fy=235N/mm2，滿足要求。

c.剪力

τ=RSx/(Ix×t)

=R/( t×Ix/Sx)

=94.18×103/(5×10-3×68.2×10-2)

=32.88MPa＜[τ]=120MPa，滿足要求。

（4）橫橋向支撐杆，採用φ300×10的鋼管，支撐在順橋向支撐上，型鋼與鋼管之間滿焊連線。

鋼管外徑D=300mm，管壁厚度d=10.0mm，鋼材屈服強度值fy=235N/mm2，鋼材抗壓強度設計值f=215N/mm2。

①鋼管截面積

A=1/4π(D2-d2)=π/4×(302-282)=91.06cm2

②鋼管的回轉半徑

截面慣性矩I=π×(D4-d4)/64=π×( 304-284)/64=9584.1cm4

截面回轉半徑i=(I/A)1/2=(9584.1/91.06)1/2=105.25cm

λ=l/i=2150/105.25=20.4<[λ]=150,滿足要求。

④鋼管的穩定性

σ=P/A=262600/9106=28.8N/mm2＜fy=215N/mm2,滿足要求。

（6）鋼板樁入土深度X：

採用盾恩近似法計算鋼板樁入土深度。

如右圖所示，Kn=r(Kp-Ka)=18.8×(2.05-0.49)=29.328 KN/m3

e1=MQ=rKaH=18.8×0.49×5.06=46.613 KN/m2

DB＇板樁上的荷載GDB＇N＇一半傳至D點，另一半傳至土壓力MR＇B＇，故有rKaH（L+x）/2=r(Kp-Ka)x2/2

即r(Kp-Ka)x2- rKaHx- rKaHL=0

由上面計算知，支撐距基坑底的1.87m，即L=1.87m，代入上式，得，x=2.69m

鋼板樁入土深度9-4.5m=4.4m>2.69m，滿足要求。

(7) 基坑底部的隆起驗算

考慮地基土質均勻,依據地質勘察資料,其土體力學指標如下:

r=18.8 KN/m3，c=21.1Kpa，q=20 KN/m2

由抗隆起安全係數K=2πC/（q+rh）≥1.2

則：

h ≤(2πC -1.2q)/1.2r

≤(2*3.14*21.1-1.2*20)/1.2*18.8

≤ 4.8m

即鋼板樁周圍土體不超過4.8m時，地基土穩定，不會發生隆起。實際施工中，儘量減小坑沿活載，同時適當降低板樁側土體高度(坑外堆土最大允許高度3m)，以避免基坑底部的隆起。

（8）基坑底管湧驗算(按水中墩驗算)

根據不發生管湧條件：

K=（h＇+2t）r＇/ h＇rw≥1.5

r＇=rs-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m3, t=4.5m h＇=4.0m rw=10.0 KN/m3

則K=(4+2×4.5) ×8.8/4×10

=2.86＞1.5

即當鋼板樁入土深度4.5m時， 滿足條件，不會發生管湧。

（9）坑底滲水量計算：

Q=K×A×ι= K×A× h＇/( h＇+2t)

根據設計地質資料，土的綜合滲透係數取0.08m/d

則Q=(0.08×9.4×10×4)/(4+2×4.5)

=2.31m3

根據其滲水量的大小，為到達較好的降水效果利於承臺施工，在承臺外側與鋼板樁之間可設定2個降水井。

（10）圍囹和支撐杆佈置方式

鋼板樁打入土體後，進行圍堰內基坑開挖。當開挖至距鋼板樁頂端2.63m處，進行圍囹和支撐施工。圍囹採用2I40a工字鋼，支撐杆採用三道等間距橫橋向直撐，支撐杆採用φ300mm×10mm的鋼管。工字鋼之間採用□500 mm×500mm×10mm鋼板每隔1米進行兩面滿焊連線，工字鋼間隙按照0.08米設定。各道支撐與圍囹之間進行滿焊連線，並保證焊接質量。若支撐杆未貼靠在與圍囹上，需作加墊鋼板處理，使圍囹上的力傳到支撐上，以起到支撐的作用。支撐與圍囹的材料、製作、焊接必須嚴格按要求施工。立模板時需要將模板割開以便穿過支撐杆，隨後將支撐杆一起澆築在混凝土中。

五、鋼板樁施工工藝

1、鋼板樁施工的一般要求

⑴鋼板樁的設定位置要符合設計要求，便於施工，即在基礎最突出的邊緣外留有支模、拆模的餘地。

⑵基坑護壁鋼板樁的平面佈置形狀應儘量平直整齊，避免不規則的轉角，以便標準鋼板樁的利用和支撐設定。各周邊尺寸儘量符合板樁模數。

⑶整個基礎施工期間，在挖土、吊運、扎鋼筋、澆築混凝土等施工作業中，嚴禁碰撞支撐，禁止任意拆除支撐，禁止在支撐上任意切割、電焊，也不應在支撐上擱置重物。

2、鋼板樁施工的順序

施工流程: 根據施工圖及高程，放設沉樁定位線→實施表層回填礦渣土剝離→根據定位線控設沉樁導向槽→整修加固施工機械行走道路及施工平臺→沉設鋼板樁→將鋼板樁送至指定標高→焊接圍囹支撐→挖土→施工承臺、墩身及頂帽→填土→拔除鋼板樁。

3、鋼板樁的檢驗、吊裝、堆放

⑴鋼板樁的檢驗

鋼板樁運到工地後，需進行整理。清除鎖口內雜物(如電焊瘤渣、廢填充物等)，對缺陷部位加以整修。

①鎖口檢查的方法：用一塊長約2m的同類型、同規格的鋼板樁作標準，將所有同型號的鋼板樁做鎖口透過檢查。檢查採用捲揚機拉動標準鋼板樁平車，從樁頭至樁尾作鎖口透過檢查。對於檢查出的鎖口扭曲及“死彎”進行校正。

②為確保每片鋼板樁的兩側鎖口平行。同時，儘可能使鋼板樁的寬度都在同一寬度規格內。需要進行寬度檢查，方法是：對於每片鋼板樁分為上中下三部分用鋼尺測量其寬度，使每片樁的寬度在同一尺寸內，每片相鄰數差值以小於1 為宜。對於肉眼看到的區域性變形可進行加密測量。對於超出偏差的鋼板樁應儘量不用。

④鎖口潤滑及防滲措施，對於檢查合格的鋼板樁，為保證鋼板樁在施工過程中能順利插拔，並增加鋼板樁在使用時防滲效能。每片鋼板樁鎖口都須均勻塗以混合油，其體積配合比為黃油：幹膨潤土：幹鋸沫＝5：5：3。

⑵鋼板樁吊運

裝卸鋼板樁宜採用兩點吊。吊運時，每次起吊的鋼板樁根數不宜過多，並應注意保護鎖口免受損傷。吊運方式有成捆起吊和單根起吊。成捆起吊通常採用鋼索捆紮，而單根吊運常用專用的吊具。

⑶鋼板樁堆放

鋼板樁堆放的地點，要選擇在不會因壓重而發生較大沉陷變形的平坦而堅固的場地上，並便於運往打樁施工現場。

這是要計算板的剛度。根據你給的條件，可按等截面矩形懸臂樑計算。計算公式是:

ymax=(8Pl^3)/(Ebh^2)

ymax--最大撓度;mm

P--荷載，N;

l--受力點到支撐點之間的距離，mm;

E--材料的彈性模量，不同材料的E值不同。

b--寬度，mm

h--高度，mm。

除此之外，還應驗算懸臂樑的抗彎強度和最大剪應力。

擴充套件資料：

測試要素

1、機械效能（machnicalproperties）：當材料受外力時表現出來的各種力學效能。

2、應力（stress）：

當材料受外力時材料內部對外力的反應。應力的大小用下述公式表示：應力（δ）=作用（F)/材料單位面積（A），單位為Pa。

3、應變（strain）：

當材料受外力作用時引起的形變。應變的大小用下述公式表示：應變（ε）=變化長度（△L)/初始長度（L）。

4、拉應力或張應力（tensilestress）：

材料受到拉伸時的內部應力。

5、壓應力或壓縮應力（compressivestress）：

材料受到壓縮時的內部應力。

6、剪應力（shearstress）：

材料受到切錯作用力時，相互平行的部分發生滑動時的內部應力。

但當某一段材料或修復體受力時，往往是三種應力形式同時存在。例如咀嚼壓力作用於固定橋時，橋體倪面受到的力為壓應力，橋體的齦底則為拉應力，基牙修復體與橋體連線處為剪應力。

7、抗拉強度或抗張強度（tensilestrength)

8、壓縮強度或抗壓強度（compressivestrength）：

在試件上施加壓縮載荷，至試件破壞時的單位面積載荷值。

9、彎曲強度（bendingstrength）：

又稱撓曲強度或抗彎強度，在試件的兩支點之間施載入荷，至試件破壞時的單位面積載荷值。

型材的抗彎強度設計值計算方法

一、梁的靜力計算概況

1、單跨梁形式： 簡支梁

2、荷載受力形式： 簡支梁中間受集中載荷

3、計算模型基本引數：長 L =6 M

4、集中力：標準值Pk=Pg+Pq =40+40=80 KN 設計值Pd=Pg*γG+Pq*γQ =40*1.2+40*1.4=104 KN

二、選擇受荷截面

1、截面型別： 工字鋼：I40c

2、截面特性： Ix= 23850cm4 Wx= 1190cm3 Sx= 711.2cm3 G= 80.1kg/m

翼緣厚度 tf= 16.5mm 腹板厚度 tw= 14.5mm

工字鋼抗彎強度計算

1、材質：Q235

2、x軸塑性發展係數γx：1.05

3、梁的撓度控制 〔v〕：L/250

工字鋼抗彎強度計算方法

四、內力計算結果

1、支座反力 RA = RB =52 KN

2、支座反力 RB = Pd / 2 =52 KN

3、最大彎矩 Mmax = Pd * L / 4 =156 KN.M

五、強度及剛度驗算結果

1、彎曲正應力σmax = Mmax / (γx * Wx)＝124.85 N/mm2

2、A處剪應力 τA = RA * Sx / (Ix * tw)＝10.69 N/mm2

3、B處剪應力 τB = RB * Sx / (Ix * tw)＝10.69 N/mm2

4、最大撓度 fmax = Pk * L ^ 3 / 48 * 1 / ( E * I )=7.33 mm

5、相對撓度 v = fmax / L =1/ 818.8

彎曲正應力 σmax= 124.85 N/mm2 < 抗彎設計值 f : 205 N/mm2 ok! 支座最大剪應力τmax= 10.69 N/mm2 < 抗剪設計值 fv : 125 N/mm2 ok! 跨中撓度相對值 v=L/ 818.8 < 撓度控制值 〔v〕:L/ 250

型材的抗彎強度設計值計算方法

一、梁的靜力計算概況

1、單跨梁形式： 簡支梁

2、荷載受力形式： 簡支梁中間受集中載荷

3、計算模型基本引數：長 L =6 M 4、集中力：標準值Pk=Pg+Pq =40+40=80 KN 設計值Pd=Pg*γG+Pq*γQ =40*1.2+40*1.4=104 KN

二、選擇受荷截面

1、截面型別： 工字鋼：I40c

2、截面特性： Ix= 23850cm4 Wx= 1190cm3 Sx= 711.2cm3 G= 80.1kg/m 翼緣厚度 tf= 16.5mm 腹板厚度 tw= 14.5mm

三、工字鋼抗彎強度計算

1、材質：Q235

2、x軸塑性發展係數γx：1.05

3、梁的撓度控制 〔v〕：L/250

四、內力計算結果

1、支座反力 RA = RB =52 KN

2、支座反力 RB = Pd / 2 =52 KN

3、最大彎矩 Mmax = Pd * L / 4 =156 KN.M

對於這個問題首先讓我覺得有很多不確定因素會導致取值的結果！

大概分享三點來供提問者參考下具體現場應如何處理…

1.基坑尺寸及其水位情況

根據不同施工設計要求而定，舉例：基坑尺寸設計為：26.2m*14.2m，水池頂面標高+0.2m，基坑底面標高為：—4.6m（區域性較深位於基坑中間部位，對支護影響略小）地下水位—0.5米。

2.鋼板樁圍堰設計

在基坑開挖中選用長度為12mIV型拉森鋼板樁。圍柄材料選用H300型鋼（300*300*10*15），支撐選用300*16圓鋼管。圍堰尺寸定位：26.2m*14.2m。

H300型鋼（300*300*10*15）截面引數

IX=19932.75cm4 Iy=6752.25cm4

Wx=1328.85cm3 ix=13.05cm

iy=7.59cm 截面積A=117cm2

300*16圓鋼管截面引數

Ix=14438.136cm4 ix=10.056cm

截面積A=142.754cm2

IV鋼板樁截面引數：

A=236cm2， Ix=39600cm4， Wx=2200cm3

3.設計計算

土層物理力學指標：

根據本工程岩土報告，可採用附近B點勘測成果，平均重度為17.8KN/m3，平均內摩擦角為15度。平均粘聚力15.9KPa。開挖深度按4.6m考慮。

一、梁的靜力計算概況

1、單跨梁形式： 簡支梁

2、荷載受力形式： 簡支梁中間受集中載荷

3、計算模型基本引數：長 L =6 M

4、集中力：標準值Pk=Pg+Pq =40+40=80 KN

設計值Pd=Pg*γG+Pq*γQ =40*1.2+40*1.4=104 KN

二、選擇受荷截面

1、截面型別： 工字鋼：I40c

2、截面特性： Ix= 23850cm4 Wx= 1190cm3 Sx= 711.2cm3

G= 80.1kg/m

翼緣厚度 tf= 16.5mm 腹板厚度 tw= 14.5mm

三、相關引數

1、材質：Q235

2、x軸塑性發展係數γx：1.05

3、梁的撓度控制 ［v］：L/250

四、內力計算結果

1、支座反力 RA = RB =52 KN

2、支座反力 RB = Pd / 2 =52 KN

3、最大彎矩 Mmax = Pd * L / 4 =156 KN.M

五、強度及剛度驗算結果

1、彎曲正應力σmax = Mmax / (γx * Wx)＝124.85 N/mm2

2、A處剪應力 τA = RA * Sx / (Ix * tw)＝10.69 N/mm2

3、B處剪應力 τB = RB * Sx / (Ix * tw)＝10.69 N/mm2

4、最大撓度 fmax = Pk * L ^ 3 / 48 * 1 / ( E * I )=7.33 mm

5、相對撓度 v = fmax / L =1/ 818.8

彎曲正應力 σmax= 124.85 N/mm2

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