某桥钢板桩围堰受力计算书.doc

。某桥钢板桩围堰受力计算书一.已知条件1.根据实际情况施工水位取百年一遇最高水位1.31m。2.钢板桩顶标高为2.31m，承台设计底标高为-5.64m。3.承台尺寸：13.7m8.1m3.3m，围堰尺寸：15.2m10.4m。4.计划采用拉森钢板桩,技术参数： 宽度高度单位重抗弯模量400mm155mm77kg/m2037cm35.根据地质报情况(见右图)，主动土压力系数：Katg2(45/2)0.406被动土压力系数：Kptg2(45/2)2.464二计算内容1.内支撑层数及间距根据具体情况，确定采用的立面布置形式见附图2.围囹及内支撑计算根据现场情况，内支撑采用I40b，布置形式：第一层为两片I40b，兼作导向框架；第二层为两片I40b；第三层为三片I40b，横撑及八字撑布置同边梁。工况1：抽水至第二层内支撑下50cm时，第一层内支撑受力处于最不利状态，受力情况分析如下：(1)计算反弯点位置，即利用钢板桩上土压力等于零的点作为反弯点位置，计算其离基坑底面的距离y，在y处钢板桩主动土压力强度等于被动土压力强度：式中 基坑地面处钢板桩墙后的主动土压力强度值； K主动土压力修正系数，土的内摩擦角为250时，K取1.7； 土体容重；基坑开挖深度；基坑外侧水位深度。(2)由力矩分配法计算的受力图如下： 受力分析图 弯矩包络图支点反力图F1=100.85kN， Mmax309.16kNm工况2：围堰内抽水至第三层内支撑下50cm时，第二层支撑受力处于最不利状态，受力分析如下：(1)计算反弯点位置：(2)由力矩分配法计算的受力图如下：受力分析图弯矩包络图支点反力图F1=82.89kN，F2=301.27kN， Mmax214.58kNm工况3：围堰内抽水至承台底下50cm时，第三层支撑受力处于最不利状态，受力分析如下：(1)计算反弯点位置： (2)由力矩分配法计算的受力图如下：受力分析图弯矩包络图支点反力图P0 = 137.67kN，F1=22.79kN，F2=-60.3kN，F3359.34kN，Mmax198.56kNm(3)钢板桩零点以下入土深度的确定：采用等值梁法计算原理，土压力零点处的支撑反力与该点以下钢板桩土压力对桩底的力矩平衡，假设土压力零点以下钢板桩埋深为x，建平衡方程：(4)钢板桩入土深度t0xy3.31.194.49m则t1.24.495.39m，实际入土深度4.99m，采用18m钢板桩入土深度7.99m。综上：F1max100.85kN，F2max301.27kN，F3max359.34kN，Mmax309.16kNm钢板桩抗弯强度检算：满足内支撑受力检算：因内支撑结构方式不同，分别对第二层和第三层支撑进行受力检算：第二层内支撑受力分析图第二层边梁弯矩图第二层边梁剪力图第二层边梁轴力图第二层支撑轴力图第三层内支撑受力分析图第三层边梁弯矩图第三层边梁剪力图第三层支撑轴力图I40b：毛截面面积：A = 94.07cm2；截面惯性矩：Ix = 22781.00cm4；半截面面积矩：Sx = 671.20cm3；回转半径：ix = 15.56cm iy = 2.71cm；截面模量：Wx = 1139.00cm3 Wy = 96.20cm3；截面模量折减系数：0.95；净截面模量：Wnx = 1082.05cm3 Wny = 91.39cm3 (1)边梁检算(第二层)：最大弯矩值385.1kNm，最大剪力值602.5kN，跨度4.0m，构件截面的最大厚16.50mm, 根据表3.4.1-1, f = 205.00N/mm2, fv = 120.00N/mm2，根据GB/T 700-1988及GB/T 1591-1994, fy =225.00N/mm2弯曲正应力控制的单向弯矩设计值：Mx1 = f Wnx gx = 205.00 1082.05 103 10-6 1.05 = 232.91kNm只承受与腹板平行的剪力时，可承受的剪力设计值：Vmax = 整体稳定控制的单向弯矩承载力设计值(绕x-x轴)简支梁I40b, 钢号Q235，受压翼缘自由长度l1为4m，跨中无侧向支承, 均布荷载作用在上翼缘，查表B.2，并插值计算，得轧制普通工字钢简支梁的jb为1.450，jb 0.6，根据(B.1-2)式，得整体稳定控制的单向弯矩承载力设计值(绕x-x轴)：Mx2 = f jb Wx/1000 = 1.00 205.00 0.876 1139.00 /1000 = 204.43 kNm综上，若该构件只承受与腹板平行的剪力时，可承受的剪力设计值为509.11kN，Mx1 Mx，整体稳定起控制作用，构件受弯承载设计值为 Mx2 = 204.43 kNm2Mx22204.43408.86kNm385.1kNm，满足 2Vmax2509.111018.22kN602.5kN，满足(2)横撑检算(第二层)：最大轴力2182.4kN，长度3.4m按公式5.1.1-1进行计算：N1 = 1.00 f An = 1735.59kN双轴对称截面，按5.1.2-2进行计算 lx = 10.93 ly = 62.73取长细比较大值ly，根据GB50017-2003表5.1.2-1，属于 b类截面，查附录C，得稳定系数j为0.800，两个主轴方向的最大长细比为62.73，不大于设定的长细比150.00，不满足要求，根据规范公式5.1.2-1 N2 = 1.00fjA = 1.00 205.00 0.800 94.07 102 10-3 = 1542.63kN N1 N2，整体稳定起决定作用，构件承载力为2N2 = 2 1542.63kN3085.26kN2182.4kN，满足(3)桁架短撑杆检算(第二层)：最大轴力609.6 kN，长度2.65m(I25a)构件截面的最大厚度为 13.00mm, 根据GB50017-2003表3.4.1-1, f =215.00N/mm2 ，根据GB/T 700-1988及GB/T 1591-1994, fy =235.00N/mm2 根据公式5.1.1-1，N1 = 1.00 f An = 938.67kN双轴对称截面，按5.1.2-2进行计算 lx = 13.08 ly = 55.42取长细比较大值ly，根据GB50017-2003表5.1.2-1，属于 b类截面，查附录C，得稳定系数j为0.831，两个主轴方向的最大长细比为55.42，不大于设定的长细比150.00，根据规范公式5.1.2-1，N2 = 1.00fjA = 1.00 215.00 0.831 48.51 102 10-3 = 866.37 kNN1 N2，整体稳定起决定作用，构件承载力为N2 =866.37kN 609.6kN，满足(4)斜撑检算(第二层)：最大轴力值1694.9kN，长度5.33m双轴对称截面，按5.1.2-2进行计算 lx = 17.16 ly = 98.52取长细比较大值ly，根据GB50017-2003表5.1.2-1，属于b类截面，查附录C，得稳定系数j为0.578，两个主轴方向的最大长细比为98.52，不大于设定的长细比150.00，根据规范公式5.1.2-1 N2 = 1.00fjA = 1.00 205.00 0.578 94.07 102 10-3 = 1115.48kNN1 N2, 整体稳定起决定作用, 构件承载力为2N2 =21115.482230.96kN1694.9kN，满足(5)边梁检算(第三层)：最大弯矩值427.7kNm，最大剪力值658.0kN，跨度4.0m，构件截面的最大厚16.50mm, 根据表3.4.1-1, f = 205.00N/mm2, fv = 120.00N/mm2，根据GB/T 700-1988及GB/T 1591-1994, fy =225.00N/mm2弯曲正应力控制的单向弯矩设计值Mx1 = f Wnx gx = 205.00 1082.05 103 10-6 1.05 = 232.91kNm只承受与腹板平行的剪力时，可承受的剪力设计值Vmax = 整体稳定控制的单向弯矩承载力设计值(绕x-x轴)简支梁I40b, 钢号Q235，受压翼缘自由长度l1为4m，跨中无侧向支承, 集中荷载作用在上翼缘，查表B.2，并插值计算，得轧制普通工字钢简支梁的jb为1.415，jb 0.6，根据(B.1-2)式，得整体稳定控制的单向弯矩承载力设计值(绕x-x轴)：Mx2 = f jb Wx/1000 = 1.00 205.00 0.871 1139.00 /1000 = 203.31 kNm综上，若该构件只承受与腹板平行的剪力时，可承受的剪力设计值为509.11kN，Mx1 Mx，整体稳定起控制作用，构件受弯承载设计值为 Mx2 = 203.31 kNm3Mx23203.31609.93kNm427.7kNm，满足 3Vmax3509.111527.33kN658.0kN，满足(6)横撑检算(第三层)：最大轴力1818.7kN，长度6.4m按公式5.1.1-1进行计算：N1 = 1.00 f An = 1735.59kN双轴对称截面，按5.1.2-2进行计算 lx = 20.57 ly = 118.08取长细比较大值ly，根据GB50017-2003表5.1.2-1，属于 b类截面，查附录C，得稳定系数j为0.461，两个主轴方向的最大长细比为118.08，不大于设定的长细比150.00，不满足要求，根据规范公式5.1.2-1 N2 = 1.00fjA = 1.00 205.00 0.461 94.07 102 10-3 = 888.91kNN1 N2，整体稳定起决定作用，构件承载力为3N2 =3888.912666.73kN1818.7kN，满足(7)斜撑检算(第三层)：最大轴力值1712.1kN，长度4.95m双轴对称截面，按5.1.2-2进行计算：lx = 15.94 ly = 91.51取长细比较大值ly，根据GB50017-2003表5.1.2-1，属于b类截面，查附录C，得稳定系数j为0.624，两个主轴方向的最大长细比为91.51，不大于设定的长细比150.00，根据规范公式5.1.2-1 N2 = 1.00fjA = 1.00 205.00 0.624 94.07 102 10-3 = 1203.68kNN1 N2, 整体稳定起决定作用, 构件承载力为3N2 =31203.683611.04kN1712.1kN，满足3.抗管涌检算根据不发生管涌条件：Kj其中jirwK抗管涌安全系数，取K1.5土的浮容重，10kN/mj最大渗流力(动水压力)i水头梯度t1围堰外侧入土深度，t115.697.