顶进框架涵后背计算.doc

1、顶进框架涵后背计算一、计算资料通过对顶进涵的顶力计算，顶进时最大顶力为 1444t，每米的背墙顶力为 103.14t，后背宽（B 1）为 14m，该涵采用钢轨桩后背墙，钢轨桩长 6.0m，钢轨桩入土深为 2.0m，钢轨桩后背浆砌片石， 墙高 3.8m，浆砌片石后 2.0m，宽 14m。钢轨桩每米布置 5 根，在钢轨桩处设钢轨后背梁，断面尺寸为2.1m0.6m，长 14m。线路采用 D24 梁进行加固，支墩分 别采用直径 0.8m与 1.25m 深渡为 6.5m 的混凝土支墩。二、后背墙的检算2.1 根据朗金理论土压力计算墙后每延米的被动土压力为：Ep= ） 2/45(212tgH式中：土容重，

2、取 1.6 t/m3；H：钢轨桩长（m）；：土的内摩擦角，因地质为混砂性粘土，取 =40；因根据千斤顶作用点与后背被动土压力 Ep 重合的假定，而主动土压力 Ea 远小于 Ep，Ea 可忽略不计，则：P= Ep涵洞在顶进时需要的最大顶力为 1444 吨，而后背墙 B1 为 14 米，则每延米的顶力为：P=1444/14=103.14t/m则钢轨桩总长 H 为：HDh-rD1rL=1.732HEpEa45+/21：145-/2后背钢轨桩入土深度计算简图H= =5.30m） 2/45(2tgPD= =5.30/3=1.77m3H而千斤顶底面直径为 50cm,则半径 r=25cm。D1=D-r=1.

3、77-0.25=1.52m为保证一定的安全度,实际施工时钢轨桩入土深为 1.2D1,则实际入土深度为:1.21.52=1.82m钢轨桩总长为 H+0.2D1=5.30+0.21.52=5.60m计算的钢轨桩入土深度及钢轨桩总长符合设计要求的入土深度 2.0m及钢轨桩长总 6.0m 的要求。2.2 确定后背土堆高 hh=H-D1=5.60-1.52=4.08m2.3 钢轨桩截面设计：检算后背土堆的稳定，钢轨桩仅抵抗滑板面以上后背土堆的主动土压力M= 3hEa式中：Ea= 2/45(） tgh=1.64.082tg2(45-40/2)/2=2.683t/mM=2.6834.08/3=3.38(t-

4、m)h45-/2EaMD1H后背钢轨桩截面计算简图根据材料力学公式：W= ，n=MW式中：钢材的允许应力=170mpa ，因钢轨 采用 P50 轨，W=287.2cm3W=3.38106/17000=210.77cm3n=210.77/287.2=0.8每米布置 5 根钢轨符合设计要求。2.4 后背土堆稳定的检算后背土堆稳定的条件是钢轨桩埋深必须满足静力平衡条件，即作用于结构上的全部水平方向作用力平衡条件（F=0 ）和结构绕根部自由端弯矩总和（M=0） 为零。2.4.1 由F=0则：Ep+-Ea=0式中：Ep=D12tg2（45+/2）/2Ea=H2tg2（45-/2）/2=U：滑板阻力。U：

5、滑板摩阻系数=0.4：为每纵向米箱体重+每纵向米滑板重=24.25+140.22.5=31.25t=U=0.431.25=12.5 t则：HD1EaEp后背土堆稳定计算简图D1= ） ） 2/45(5.02tgUH进行计算 D1，为不解, D1=1.52m，水平方向不会移动。2.5 后背总体设计图如下后背总体设计图三.线路加固设计 桩 底 标 高 ： 71.9轨 顶 标 高 ： 78.619挖 孔 桩涵 顶 标 高 ： 7.34枕 木 排 型 便 梁横 梁箱 体 底 标 高 ： 2924502287850 850说明：1 、本图为后背图,各部分尺寸均以厘米计；2 、后背采用钢轨桩布置，后背墙宽

6、 14米。每延米布置 5根 P50钢轨桩，钢轨桩长 6.00米，入土 2.00米，3、滑板底因地质较软，夯填 60cm厚的碎石土，再浇筑 20cm厚的 C20钢筋混凝土。滑板顶面加设一层厚 3mm的石腊及 1mm厚的滑石粉。做好滑板两侧的排水,浆砌水沟挖深 50cm,以便滑板不受浸泡。砂性粘土浆砌片石既有线路夯填碎石土厚 6020 抗滑条钢轨后背梁 浆砌片石粘性土.3挡板钢板钢筋混凝土厚 2012003.1 该段线路加固采用 D24 型施工便梁，两端支撑墩采用挖孔桩，两侧挖孔桩直径为 80cm，中间挖孔桩直径为 125cm，挖孔桩深为 6.5m。3.2 线路加固断面图：线路加固断面图3.3 D

7、 形便梁已经过铁道部鉴定，不必检算。3.4 检算挖孔桩的桩身长度及桩径。3.4.1 双孔重载布置（跨度为 24.12m）： 220KN“中活载”图MB=0 则有RA4.8-P4.8-P3.3-P1.8-P0.3-1/2q4.82=0RA=515.5KN由竖向F=0，得 RB=(2203.75+16.6292)/2- RA =661.52KN所以 RA 支座反力大，该处为最不利荷载。D 型便梁重计算：梁体总重为 46.902 吨 跨度 24.12m线上钢轨及枕木重为 2520.06+440.254=14T梁体共重：46.902 吨，加上线路轨道重 114 吨，则共计 609KN 则每墩承重为 N

8、=515.2+609/2=819.71KN3.4.2 桩长计算根据该涵的地质钻探资料，从轨面下 0-6.25 米为人工填筑土及粉质黏土，承载力 为 150kpa，6.25 米以下为灰岩、砂岩，承载力为 350kpa。将桩底置于灰岩层，取桩长 6.5 米。由于在顶进施工时土体开挖会使桩部分暴露，在计算桩承载力时，摩擦力部分按 4m 长计 算。按土的阻力确定单桩轴向容许承载力，共容许承载力为：N=S（fiLi）/2+moA S1=3.140.8=2.512m，S2=3.141.25=3.925mA1=12/4=0.502m2A2=22/4=1.227m2Mo=1，=350kpa桩身自重 G1=A1

9、H25=0.5026.525 =81.6KNG2=A2H25=1.2276.525 =199.4KNN80= S1（fiLi）/2+moA1=2.512(1503.75+3500.25)/2+10.502350=992.1KN80cm 的挖孔 桩 总重 N+ G1=444.8+81.6=526.4KNN80=992.1KNN125= S2（fiLi)/2+moA2箱 体 预 制 轨 道主 纵 梁横 梁桩位布置图图24.12m=3.925(1503.75+3500.25)/2+1.227350=1705.1KN如上图，双向重载时，125cm 的挖孔桩承受的荷载可考虑为661.52KN2=1323.04KN， 则：N+ G2=1323.04+199.4=1522.44KN N125=1705.1KN均满足支撑需要。