钢板桩围堰计算书.doc

. . . .苏州西全桥主墩钢板桩围堰计算书一、 工程概括苏州西全桥跨望虞河为（48.75808048.75）米一联四跨连续梁形式。35、36主墩位于望虞河中。主墩承台平面尺寸为10.418.2米，高度为4米，其上为6.612米，厚度1.5米的加台。主墩桩基为15根1.5米钻孔桩。35、36主墩承台结构尺寸如下：编 号平面尺寸（m）高度（m）承台底标高（m）承台顶标高（m）3510.418.2411.4577.4573610.418.2411.3377.337二、围堰的布置及计算假设 1、围堰的布置在比较2个墩的承台底标高及河床标高后，拟以35墩为例，进行钢板桩围堰的设计、计算。钢板桩的具体布置如下图：2、计算假设本计算中土层参数根据项目部提供的土层资料，按经验取值如下：编号土层名称土层顶 标高土层底 标高容重（kN/m3）内摩擦角（o）粘聚力（kPa）（1）黏 土4.56.819.52010.5（2）2粉 砂-6.8-16.02024.510围堰设计时计算水位按2.0m考虑。三、钢板桩围堰设计 1、土压力计算本工程土压力计算采用不考虑水渗流效应的水土分算法，即钢板桩承受孔隙水压力、有效主动土压力及有效被动土压力。以水位标高2.0以基准，计算各高度点的水压力、有效土压力。（1）、主、被动土压力系数 黏 土：Katg2(45-)0.49， 0.7 Kptg2(45+)2.04， 1.428 粉 砂：Katg2(45-)0.414， 0.643 Kptg2(45+)2.417， 1.555（2）、有效主动土压力的计算 a、h6.5m时， Pa=0 b、h8.8m（上）时，Pa=0.499.52.3210.50.73.99KN/m2，取Pa=0 h8.8m（下）时，Pa=0.414102.32100.643-3.338KN/m2，取Pa=0 c、h20.5m时，Pa=0.414（9.52.31011.7）2100.64344.6 KN/m2（3）、孔隙水压力的计算a、h6.5m时， Pw65 KN/m2 b、h8.8m时， Pw88 KN/m2 c、h20.5m时， Pw205 KN/m2 （4）、土压力合力a、h6.5m时， Pa65 KN/m2 b、h8.8m时， Pa88 KN/m2 c、h20.5m时， Pa44.6205249.6 KN/m22、各施工工况及内力计算 本围堰施工时，按上层支撑已安装，并抽水（吸泥）至待安装支撑下100cm 处，计算各支撑在各阶段可能出现的最大反力和钢板桩最大内力。根据施工工序，分为四个工况；工况一、围堰第一道支撑加好后，抽水到4.0m标高时；工况二、围堰第二道支撑加好后，抽水、吸泥到8.0m标高时；工况三、围堰第三道支撑加好后，向围堰内注水至围堰外标高，围堰内吸泥、清淤到13.957m标高时；工况四、围堰封底砼浇注并达到设计强度后，围堰内抽水完成后。在计算时，各阶段钢板桩计算长度按等值梁法确定，从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面（即净土压力为零或弯矩为零）截断形成等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩。工况一：围堰第一道支撑加好后，抽水到4.0m标高时；有效被动土压力：h6.5m时，Pp210.51.42830 KN/m2h8.8m（上）时，Pp2.042.39.53074.6 KN/m2考虑板桩与土体的摩擦，被动土压力系数提高K1.6，则： h6.5m时，Pp48KN/m2，Pw5 KN/m2h8.8m（上）时，Pp119.4 KN/m2，Pw28 KN/m2 则，h6.5m时，Pp53 KN/m2 h8.8m（上）时，Pp119.428147.4 KN/m2土压力分布图如下： 截取等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩如下： 工况二：围堰第二道支撑加好后，抽水、吸泥到8.0m标高时；有效被动土压力：h10m时，Pp2101.55531.1 KN/m2h20.5m时，Pp2.41710.51031.1284.9 KN/m2考虑板桩与土体的摩擦，被动土压力系数提高K1.62，则： h10m时，Pp50.4 KN/m2，Pw0 KN/m2h20.5m时，Pp461.5 KN/m2，Pw105 KN/m2 则，h10m时，Pp50.4 KN/m2 h20.5m时，Pp461.5105566.5 KN/m2土压力分布图如下： 截取等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩如下：工况三：围堰第三道支撑加好后，向围堰内注水至围堰外标高，围堰内吸泥、清淤到13.957m标高时；有效被动土压力：h15.957m时，Pp2101.55531.1 KN/m2h20.5m时，Pp2.4174.5431031.1141 KN/m2考虑板桩与土体的摩擦，被动土压力系数提高K1.62，则： h15.957m时，Pp50.4 KN/m2h20.5m时，Pp228.42 KN/m2土压力分布图如下： 截取等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩如下：工况四：围堰封底砼浇注并达到设计强度后，围堰内抽水完成后。土压力分布图如下：各道支撑在四个工况下的最大反力作为圈梁的设计依据，则第一至第三道支撑的支撑反力依次为：R178.9 KN/m R2305.4 KN/m R3486.7 KN/m 钢板桩在各工况下所受的最大弯矩：Mmax210.7 KN.m，钢板桩拟采用拉森型，其惯性矩为56700cm4/m, 截面弹性模量为2700cm3/m,钢材材质为 SY295。=78.04 Mpa 0.6295177 Mpa，符合要求。3、坑底土抗隆起验围堰在水下清淤到13.957m标高处，须验算坑底的承载力，如承载力不足，将导致坑底土的隆起，所以必须要求钢板桩有足够的入土深度。 本工程坑底抗隆起验算采用滑动圆滑分析法，以坑底O为圆心，以钢板桩入土深度OB为半径作圆交坑底水平线于E、F，再由E作垂直平方线交河床面于D。则，抗滑力矩C1H （10.52.3107.157）4.5433.144.5432101082.9滑动力矩(9.52.3+107.157) 4.5432 =964K1.12 1.1，可满足坑底抗隆起验算！4、封底砼厚度计算封底砼达到设计强度后,抽干围堰内的水。此时封底砼受到由于内外水土压力差形成的向上的水的浮力P，封底砼必须在自重G、与钢护筒的粘聚力N1及与钢板桩的粘聚力N2作用下抵抗水的浮力P。本工程拟定封底砼标号为C25，取其设计值ftd=1.23MPa，考虑施工阶段混凝土的允许弯拉应力取1.5倍安全系数，则=0.82MPa，钢护筒与封底混凝土间握裹力=0.12Mpa。砼封底厚度为2.5m, 考虑到封底砼顶面浮浆的存在，则封底砼在计算时取有效厚度为2.0 m。（1）、砼抗浮力计算水的浮力 P=10009.815.957(13.220.4-153.140.752) 3796.7t封底砼自重G2.3(13.220.4-153.140.752)2.01116.8t封底砼与钢护筒的粘聚力N123.140.752.015121695.6t 封底砼与钢板桩的粘聚力N2（13.220.4）22121612.8t GN1N21116.81695.61612.84425.2 t P，满足要求！ (2)、封底混凝土拉应力计算 由于承台封底混凝土与钢护筒及钢板桩形成握裹支撑，其力的传递较为复杂，根据本承台桩基布置情况，将封底砼看成承受均布荷载的三边固定、一边简支的面板结构。则，作用在砼梁上的荷载p15.957102.023113.6 KN/m2 Mx0.060.06113.63.92103.7 KN.mMy0.0550.055113.63.9295.03KN.m 5、内支撑的设计计算本工程中支撑圈梁采用H588型钢，支撑钢管采用530（壁厚10mm）和630（壁厚12mm）。 H588型钢的截面特性如下： A=18576mm2 I=113283.85cm4 W=3853.2cm3530（壁厚10mm），其截面特征如下：A=16336.3mm2 W=4.17106mm3 I5.52108mm4; i=183.88mm 单位重量：q=128.24kg/m630（壁厚12mm），其截面特征如下：A=23298.1mm2 W=7.064106mm3 I11.13108mm4; i=218.5mm单位重量：q=182.9kg/m第一道支撑经SAP2000计算结果如下：（弯矩图）（轴力图）a、由计算可知，圈梁最不利荷载出现在长边圈梁上，Mmax153.51 KNM， Nmax=497.5 KN则，+=26.8+37.9=64.7 MPa, 强度符合要求！b、支撑钢管所受最大轴力N591.5KN，计算长度L4.2 m,由=22.8 ; 查表得：0.96337.6 MPa,整体稳定性符合要求！第二道、第三道支撑布置、材料规格均相同，取受力较大的第三道支撑验算。第三道支撑经SAP2000计算结果如下： （弯矩图）（轴力图）a、由计算可知，圈梁最不利荷载出现在长边圈梁上，Mmax994 KNM， Nmax=3069.1 KN则，+=82.6+122.8=205.4MPa, 强度符合要求！b、支撑钢管所受最大轴力N3775.3 KN，计算长度L4.2 m,由=22.8 ; 查表得：0.963 195.1 MPa,整体稳定性符合要求！欢迎您的光临，Word文档下载后可修改编辑.双击可删除页眉页脚.谢谢！希望您提出您宝贵的意见，你的意见是我进步