4层995钢板桩围堰简化结构计算书.doc

浍河特大桥995号墩拉森型钢板桩围堰检算书（四层内支撑）主持人：王慧东 教授石 家 庄 铁 道 学 院 二八年十一月131. 设计要求所有钢板桩依靠连接锁扣连成整体，现取空间钢板桩中一根钢板桩进行计算分析，按图纸建立平面模型，第一层矩形框采用2根36b工字钢，第二层矩形框采用3根56a工字钢，第三、四层矩形框采用4根56a工字钢，第一层内撑采用2根40槽钢，第二、三、四层内撑采用2根56a工字钢，梁所加荷载值为土深10.92米(=0.6，=19kN/)。2. 设计参数2.1 材料参数钢板桩的参数：弹性模量：210GPa泊松比：0.3线密度：75kg/m2.2 型钢参数36b工字钢惯性矩：Ix=1.1910-8m4重心距：z180103m截面面积：A=83.64104m256a工字钢惯性矩：Ix=1.6910-8m4重心距：z280103m截面面积：A=135.38104m240槽钢惯性矩：Ix=15219.610-8m4重心距：z200103m截面面积：A=61.53104m23 计算模型计算采用有限元软件ANSYS计算，钢板桩采用BEAM4单元，加劲矩形框及内撑采用BEAM188单元。安全系数取1.5。单根钢板桩有限元模型：矩形框处的z方向约束反力为：第一层：3.1375kN第二层：35.72kN第三层: 9.9215kN第四层: 116.886kN桩底约束反力：96.535kN，弯矩MX：68.959 kNm4 计算结果最大变形为3.955mm。如图：最大应力为120Mpa，如图：第四层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力为566.83kN。有限元模型图如下所示：Y方向最大变形为6.971mm，压弯应力最大值为155MPa，如图所示：第四层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力699.05kN。Y方向最大变形位3.09mm，压弯应力最大值为109Mpa，如图所示第四层内撑受力分析：最大变形为4.671mm应力最大值为94.9MPa，如图所示：由于第三层矩形框与第四层矩形框均采用4根56a工字钢，第三层内撑与第四层内撑均采用2根56a工字钢，且第三层所受荷载远小于第四层，第四层受力满足要求，因此，未对第三层矩形框进行受力检算。第二层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力：173.22kN。Y方向最大变形位2.831mm，压弯应力最大值为62.9Mpa，如图所示第二层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力：213.63kN。Y方向最大变形位1.244mm，压弯应力最大值为44.2Mpa，如图所示第二层内撑受力分析：最大变形为1.427mm，如图所示：应力最大值为29.0MPa，如图所示：第一层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力：15.18kN。Y方向最大变形为1.363mm，压弯应力最大值为20.7MPa，如图所示：第一层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力：18.726kN。Y方向最大变形位0.565mm，压弯应力最大值为14.3Mpa，如图所示第一层内撑受力分析：最大变形为0.277mm，如图所示：应力最大值为5.48MPa，如图所示：当抽水至第四层矩形框位置处，且还未安装第四层矩形框时，进行各构件的受力检算。单根钢板桩有限元模型：矩形框处的z方向约束反力为：第一层：7.8726kN第二层：7.465kN第三层：127.995kN桩底约束反力：93.193kN，弯矩MX：97.367 kNm钢板桩受力检算：最大变形为11.581mm。如图：最大应力170MPa，如图：第三层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力：620.7kN。Y方向最大变形为7.633mm，压弯应力最大值为170MPa，如图所示：第三层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力：765.49kN。Y方向最大变形位3.391mm，压弯应力最大值为119Mpa，如图所示第三层内撑受力分析：最大变形为5.114mm，如图所示：应力最大值为104MPa，如图所示：第二层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力：36.201kN。Y方向最大变形位0.592mm，压弯应力最大值为13.1MPa，如图所示：第二层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力：44.645kN。Y方向最大变形位0.26mm，压弯应力最大值为9.24Mpa，如图所示第二层内撑受力分析：最大变形为0.298mm，如图所示：应力最大值为6.06MPa，如图所示：第一层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力：38.091kN。Y方向最大变形位3.414mm，压弯应力最大值为52MPa，如图所示：第一层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力：46.987kN。Y方向最大变形位1.417mm，压弯应力最大值为35.9MPa，如图所示第一层内撑受力分析：最大变形为0.695mm，如图所示：应力最大值为13.8MPa，如图所示：5 结论1、制定可靠的挖土工艺后，杆件应力均小于180MPa，可行。2、钢