钢板桩围堰计算.doc

钢板桩围堰计算本承台全部位于水下，该承台长31.3米，宽8.6米，高度为3.5米，为方便施工采用钢板桩围堰；根据各部位标高及现场实际情况，现拟对该承台施工所用钢板桩围堰进行验算，围堰为矩形单壁钢板桩围堰，采用钢管桩做定位桩，用型钢连接作为纵横向支撑。钢板桩采用拉森型钢板桩，钢板桩围堰采用的尺寸为33.3m10.6m的单承台围堰方案（考虑作业空间）。1、计算取值（1）现有水位为+4.5m；计算时按照常水位以上一米取值，即水位取+5.5米；淤泥厚度为h2=2.0m，水深为6.0m，水头高度h1=5.5m。h3为钢板桩入土深度。（2）淤泥力学参数根据含水量情况取值，内摩擦角=500，粘聚力c=0kpa，容重r2=16.5kN/m3。（3）淤泥质亚粘土力学参数根据含水量及孔隙比情况取值，内摩擦角=200，粘聚力c=20kpa，容重r2=18.5kN/m3。（4）围堰分五层支撑，标高分别为+0.25m、+1.05m、+1.85m、+2.65m、+3.45m。开挖底标高为0。（5）钢板桩采用拉森型钢板桩截面尺寸（mm）每米长钢板桩参数力学性能宽高壁厚截面积（m2/m）重量（kg/m）截面模量（cm3/m）Mpa400123.514.50.4621363200（6）型钢采用A3钢材允许应力=140Mpa；钢板桩允许应力=200Mpa。（7）设计流水速率V=2.61m/s。水流冲击力p=0.8Av2/2gh上式中A-阻水面积 -水容重，取10KN/m3 v-水流速度 g-重力加速度，取9.8m/s h-水深，单位为米。p=0.8Av2/2gh=0.810.66102.612/29.86=29.47kN/m2、静水压力计算 计算简图0m处的静水压力p=rwh=105.5=55kN/m2取一米进行计算0m处的总压力P=1.25(P净水+P动水)=1.25（29.47+55）=105.59kN/m 安全系数1.25。3、按简支连续梁计算内力和弯矩，受力形式及弯矩如下图所示：弯矩图示： 内力计算图示： 4、钢板桩应力验算由受力图可知：钢板桩最大弯矩在基底部位，其值由结构力学力矩分配计算得：Mmax=15.4kN/m max= Mmax/W =15.4kN/1363cm3=11.3Mpa=200 Mpa 满足要求5、钢板桩入土深度计算（1）按照基底不产生涌水计算入土深度钢板桩顶标高+5.5m，水头高差h1=4.5m，入土深度h3=x；最短渗流途经如图。 不产生涌水的条件为：Kiwb上式中K为安全系数取1.8i为水力梯度i=h1/（h1+x）w为水的容重取9.8KN/m3b为土的浮容重取（18.5-9.8） KN/m3Kiwb1.84.5/（4.5+x）9.88.7X4.62m即当钢板桩埋入土层以下不小于4.62m；实际施工时取4.7m。（2）按照基底土体侧向稳定性土压力，水压力及被动土压力分布如下图所示：对基底C点取力矩平衡有：rb（Kp-Ka）/2h32h3/3=（rwh1/2）h1/3+Kah2/6式中w为水的容重取9.8KN/m3b为土的浮容重取（18.5-9.8） KN/m3为淤泥土的浮容重其值为16.5 KN/m3Ka=tg2（450-200/2）=0.49 主动土压力系数Kp= tg2（450+200/2）=2.04 被动土压力系数Ka= tg2（450-500/2）=0.84 淤泥土主动土压力系数h1水头高度，等于4.5米。h2=2.0m为淤泥厚度，h3钢板桩入土深度。计算得：h3=2.72m综合以上两种安全条件取h34.62m，钢板桩总长H=4.62+7.5=12.12m。6、型钢支撑内力计算（1）I56a工字钢支撑验算 由结构形式可以知道：第五层支撑为本结构受力最为不利，故只验算该断面强度。 支撑反力P5=(70.07+81.59)/40.8+(81.59+105.59)0.8/4 =30.33+37.44=67.77KN 取安全系数1.2。所以支撑力为P=1.267.77=81.324KN对第五层型钢支撑进行验算，该支撑采用单根I56a工字钢，最大跨度为5.3米；按连续梁两端固结计算最大弯矩；其截面尺寸和参数由桥涵手册得：惯性矩I=65585.6cm4，W=2342.31cm3。弯矩： M=qL2/12=81.3245.3212 =190.37KNmax= Mmax/W=190.37 KN2342.31 cm3 =81.27Mpa=140 Mpa满足要求（2）40槽钢支撑验算按受最大轴力计算，取第五层槽钢支撑进行验算，轴向受力P,两根40槽钢支撑长度5.3米，截面面积A=0.015，回转半径r=15.3cm，约束形式u=1。P=0.5105.594.78+0.581.594.78=