钢板桩围堰计划工况计算书.doc

41号钢板桩围堰计划工况计算书一、钢板桩围堰工况0计算：针对41号钢板桩围堰现场实际情况，计划先将堰外堆砂卸载至高程1104.0m，然后堰内抽砂至设计封底混凝土底1097.211m。此过程中，只安装了第一道内支撑，堰外水位1109.5m，堰内水位1109.5m,内外水位差为0。钢板桩顶高程1116.0m，钢板桩底高程1092m，桩长24m，堰内抽砂停止时钢板桩入土深度5.211m。第一道内支撑高程1109m。工况0示意如图1。图1 工况0图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图2-图5所示。 图2 工况0钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图3 工况0支撑反力图（单位：KN） 图4 工况0钢板桩弯矩图（单位：KNm） 图5 工况0钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况0时钢板桩最大弯矩为121KNm。则钢板桩的最大组合应力为：，满足要求。2、内支撑计算由图3可知，第一道内支撑支反力为51.1KN/m，将此支反力作用在第一道内支撑上，建立内支撑midas计算模型如图6所示。图6 工况0第一道内支撑计算模型（单位：KN/m）第一道内支撑计算结果如图7-图9所示。图7 工况0第一道内支撑变形图（单位：mm）图8 工况0第一道内支撑轴力图（单位：KN）图9工况0第一道内支撑组合应力图（单位：Mpa）由以上计算可知：圈梁2H600200最大组合应力为43.9MPa188.5MPa，支撑钢管630-10mm钢管最大组合应力为29.2MPa0.708188.5MPa=133.5MPa，钢管800-10mm钢管最大组合应力为21.8MPa0.49188.5MPa=92.4MPa，均满足要求。3、钢板桩稳定计算在工况0时围堰内清淤到+1097.211m标高时，须验算坑底的承载力，如承载力不足，将导致坑底土的隆起。本工程基底抗隆起计算参照Prandtl（普朗德尔）和Terzaghi（太沙基）的地基承载力公式，并将桩墙底面的平面作为极限承载力的基准面，承载力安全系数的验算公式如下： 式中：Nq、Nc 按Prandtl公式时，；c-土的粘聚力(kPa)； -土的内摩擦角（）；-土的重度(kN/m3)； t-支护结构入土深度(m);h-基坑开挖深度(m); q-地面荷载(kPa)。对于工况0进行验算，则，。 ,满足要求。当土的容重按浮容重考虑时： ，满足要求。二、钢板桩围堰工况1计算：在工况0完成后，在保持围堰内外水位一致的情况下，浇筑封底混凝土，其他计算参数保持不变。工况1示意如图10。图10 工况1图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图11-图14所示。 图11 工况1钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图12 工况1支撑反力图（单位：KN） 图13 工况1钢板桩弯矩图（单位：KNm） 图14工况1钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，钢板桩最大弯矩为43.8KNm。则钢板桩的最大组合应力为：，满足要求。2、内支撑计算由图12可知，第一道内支撑支反力为39.7KN/m，小于工况0时的支承反力51.1KN，可不对第一道内支撑的内力进行验算。三、钢板桩围堰工况2计算：在工况1完成后，堰内抽水至第二道内支撑以下1m处，此时堰外水位为1109.5m，堰内水位为1103.5m，堰内外水位差6m。其他计算参数保持不变。工况2示意如图15。图15 工况2图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图16-图19所示。 图16 工况2钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图17 工况2支撑反力图（单位：KN） 图18 工况2钢板桩弯矩图（单位：KNm） 图19 工况2钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况2时钢板桩最大弯矩为559.7KNm。则钢板桩的最大组合应力为：，不满足要求。2、内支撑计算由图17可知，第一道内支撑支反力为198.3KN/m，将此支反力作用在第一道内支撑上，建立内支撑midas计算模型如图20所示。图20 工况2第一道内支撑计算模型（单位：KN/m）第一道内支撑计算结果如图21-图23所示。图21 工况2第一道内支撑变形图（单位：mm）图22 工况2第一道内支撑轴力图（单位：KN）图23 工况2第一道内支撑组合应力图（单位：Mpa）由以上计算可知：圈梁2H600200最大组合应力为170.3MPa188.5MPa，支撑钢管630-10mm钢管最大组合应力为111.3MPa0.708188.5MPa=133.5MPa，钢管800-10mm钢管最大组合应力为84.5MPa0.49188.5MPa=92.4MPa，均满足要求。四、钢板桩围堰工况3计算：在工况2完成后，围堰内安装好第二道支承，堰内水抽干，此时堰外水位为1109.5m，堰内外水位差9.289m，其他计算参数保持不变。工况3示意如图23。图23 工况3图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图24-图27所示。 图24 工况3钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图25 工况3支撑反力图（单位：KN） 图26 工况3钢板桩弯矩图（单位：KNm） 图27 工况3钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况3时钢板桩最大弯矩为566KNm。则钢板桩的最大组合应力为：，不满足要求。2、内支撑计算由图25可知，第一道内支撑支反力为195.9KN/m，第,二道内支撑支反力为23.6KN/m，将此支反力作用在内支撑上，建立内支撑midas计算模型如图28所示。图28工况3内支撑计算模型（单位：KN/m）由于第一道内支撑的刚度小于第二道内支撑，但其所受均布荷载远大于第二道内支撑，因此，仅示意第一道内支撑计算结果如图29-图31所示。图29 工况3第一道内支撑变形图（单位：mm）图30 工况3第一道内支撑轴力图（单位：KN）图31 工况3第一道内支撑组合应力图（单位：Mpa）由以上计算可知：圈梁2H600200最大组合应力为164.9MPa188.5MPa，支撑钢管630-10mm钢管最大组合应力为104.6MPa0.708188.5MPa=133.5MPa，钢管800-10mm钢管最大组合应力为80.2MPa0.49188.5MPa=92.4MPa，均满足要求。五、钢板桩围堰工况4计算：在工况3完成后，浇筑第一层承台至高程1103.211，拆除第二道内支撑，保持堰内无水，堰外水位为1109.5m，其他计算参数保持不变。工况4示意如图32。图32 工况4图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图33-图36所示。 图33 工况4钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图34 工况4支撑反力图（单位：KN） 图35 工况4钢板桩弯矩图（单位：KNm） 图36 工况4钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况4时钢板桩最大弯矩为208.3KNm。则钢板桩的最大组合应力为：，满足要求。2、内支撑计算由图34可知，第一道内支撑支反力为109.7KN/m，小于工况2时的支承反力198.3KN，可不对工况4下第一道内支撑的内力进行验算。 结论：由以上计算可知，在堰外水位为1109.5m时，工况2、工况3的钢板桩计算结果不满足要求。由于现阶段黄河已过汛期，后期围堰施工过程中黄河水位会逐渐降低，现取堰外水位1108.5m，对工况2、工况3进行验算。补充一：堰外水位1108.5m时钢板桩围堰工况2计算：在工况1完成后，堰内抽水至第二道内支撑以下1m处，此时堰外水位为1108.5m，堰内水位为1103.5m，堰内外水位差5m。其他计算参数保持不变。工况2示意如图1。图1 堰外水位1108.5m时工况2图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图2-图5所示。 图2 工况2钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图3 工况2支撑反力图（单位：KN） 图4 工况2钢板桩弯矩图（单位：KNm） 图5 工况2钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况2时钢板桩最大弯矩为460.6KNm。则钢板桩的最大组合应力为：，满足要求。2、内支撑计算由图3可知，第一道内支撑支反力为142.8KN/m，小于水位1109.5m时工况2的支承反力198.3KN，因此，可不再对水位为1108.5m时工况2下第一道内支撑的内力进行验算。补充二：堰外水位1108.5m时钢板桩围堰工况3计算：在工况2完成后，围堰内安装好第二道支承，堰内水抽干，此时堰外水位为1108.5m，堰内外水位差8.289m，其他计算参数保持不变。工况3示意如图6。图6 堰外水位1108.5m时工况3图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图7-图10所示。 图7 工况3钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图8 工况3支撑反力图（单位：KN） 图9 工况3钢板桩弯矩图（单位：KNm） 图10 工况3钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况3时钢板桩最大弯矩为469.1KNm。则钢板桩的最大组合应力为：，满足要求。2、内支撑计算由图3可知，第一道内支撑支反力为140.4KN/m，小于水位1109.5m时工况2的支承反力198.3KN，因此，可不再对水位为1108.5m时工况3下第一道内支撑的内力进行验算。补充结论：当堰外水位为1108.5m时，钢板桩及内支撑的计算结果可以满足要求。42#墩钢板桩围堰计算说明 根据42#墩处高程为1092，钢板桩打入河床下深度为5-9m，最小深度按5m考虑，即围堰钢板桩底最低点高程为1087，围堰合拢完成后钢