某桥钢板桩围堰受力计算书

1 某桥钢板桩围堰受力计算书某桥钢板桩围堰受力计算书 一一 已知条件已知条件 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 7m 8 1m 3 3m 围堰尺寸 15 2m 10 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 m2037cm3 5 根据地质报情况 见右图 20 0 25 18 c 主动土压力系数 Ka tg2 45 2 0 406 被动土压力系数 Kp tg2 45 2 2 464 二 计算内容二 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 yKPyKK abp 式中 基坑地面处钢板桩墙后的主动土压力强度值 b P 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 h 2 基坑外侧水位深度 w h kNPb3010 31 1 69 1 m KKK P y ap b 4 0 406 0 464 2 7 120 30 2 由力矩分配法计算的受力图如下 受力分析图受力分析图 弯矩包络图弯矩包络图 支点反力图支点反力图 F1 100 85kN Mmax 309 16kN m 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 kNPb52 31 1 89 3 10 m KKK P y ap b 69 0 406 0 464 2 7 120 52 2 由力矩分配法计算的受力图如下 受力分析图受力分析图 3 弯矩包络图弯矩包络图 支点反力图支点反力图 F1 82 89kN F2 301 27kN Mmax 214 58kN m 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 kNPb 1 90 31 1 7 7 10 m KKK P y ap b 19 1 406 0 464 2 7 120 1 90 2 由力矩分配法计算的受力图如下 受力分析图受力分析图 弯矩包络图弯矩包络图 支点反力图支点反力图 P0 137 67kN F1 22 79kN F2 60 3kN F3 359 34kN Mmax 198 56kN m 3 钢板桩零点以下入土深度的确定 x 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 3 0 6 ap x KKK xP m KKK P x3 3 064 0464 2 7 1 20 67 1376 ap 6 0 4 钢板桩入土深度 t0 x y 3 3 1 19 4 49m 则 t 1 2 4 49 5 39m 实际入土深度 4 99m 采用 18m 钢板桩入土深度 7 99m 综上 F1max 100 85kN F2max 301 27kN F3max 359 34kN Mmax 309 16kN m 钢板桩抗弯强度检算 22 6 3 N mm205N mm77 151 102037 1016 309 W M 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内支撑受力分析图 5 第二层边梁弯矩图第二层边梁弯矩图 第二层边梁剪力图第二层边梁剪力图 6 第二层边梁轴力图第二层边梁轴力图 第二层支撑轴力图第二层支撑轴力图 7 第三层内支撑受力分析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弯矩图 8 第三层边梁剪力图第三层边梁剪力图 第三层支撑轴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 9 1 边梁检算边梁检算 第二层第二层 最大弯矩值 385 1kN m 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 x 205 00 1082 05 103 10 6 1 05 232 91kN m 只承受与腹板平行的剪力时 可承受的剪力设计值 Vmax 1 00 fv Ix tw Sx 1 00 120 00 22781 00 104 12 50 671 20 103 103 509 11 kN 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 b为 1 450 b 0 6 根据 B 1 2 式 得 b min 1 0 0 876 整体稳定控制的单向弯矩承载力设计值 绕 x x 轴 Mx2 f b Wx 1000 1 00 205 00 0 876 1139 00 1000 204 43 kN m 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 kN m 2Mx2 2 204 43 408 86kN m 385 1kN m 满足 2Vmax 2 509 11 1018 22kN 602 5kN 满足 2 横撑检算横撑检算 第二层第二层 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 1 00 205 00 84 66 102 103 双轴对称截面 按 5 1 2 2 进行计算 x 10 93 y 62 73 l0 x ix 1 70 102 15 56 l0y iy 1 70 102 2 71 取长细比较大值 y 根据 GB50017 2003 表 5 1 2 1 属于 b 类截面 查附 录 C 得稳定系数 为 0 800 两个主轴方向的最大长细比为 62 73 不大于设定 10 的长细比 150 00 不满足要求 根据规范公式 5 1 2 1 N2 1 00f A 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 63kN 308 5 26kN 2182 4kN 满足 3 桁架短撑杆检算桁架短撑杆检算 第二层第二层 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 0 0N 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 1 00 215 00 43 66 102 103 双轴对称截面 按 5 1 2 2 进行计算 x 13 08 y 55 42 l0 x ix 1 33 102 10 17 l0y iy 1 33 102 2 40 取长细比较大值 y 根据 GB50017 2003 表 5 1 2 1 属于 b 类截面 查附 录 C 得稳定系数 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 00f A 1 00 215 00 0 831 48 51 102 10 3 866 37 kN N1 N2 整体稳定起决定作用 构件承载力为 N2 866 37kN 609 6kN 满足 4 斜撑检算斜撑检算 第二层第二层 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 x 17 16 y 98 52 l0 x ix 2 67 102 15 56 l0y iy 2 67 102 2 71 取长细比较大值 y 根据 GB50017 2003 表 5 1 2 1 属于 b 类截面 查附 录 C 得稳定系数 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 00f A 1 00 205 00 0 578 94 07 102 10 3 1115 48kN N1 N2 整体稳定起决定作用 构件承载力为 2N2 2 1115 48 2230 96k N 1694 9kN 满足 11 5 边梁检算边梁检算 第三层第三层 最大弯矩值 427 7kN m 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 0 0N 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 x 205 00 1082 05 103 10 6 1 05 232 91kN m 只承受与腹板平行的剪力时 可承受的剪力设计值 Vmax 1 00 fv Ix tw Sx 1 00 120 00 22781 00 104 12 50 671 20 103 103 509 11 kN 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 b为 1 415 b 0 6 根据 B 1 2 式 得 b min 1 0 0 871 整体稳定控制的单向弯矩承载力设计值 绕 x x 轴 Mx2 f b Wx 1000 1 00 205 00 0 871 1139 00 1000 203 31 kN m 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 kN m 3Mx2 3 203 31 609 93kN m 427 7kN m 满足 3Vmax 3 509 11 1527 33kN 658 0kN 满足 6 横撑检算横撑检算 第三层第三层 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 1 00 205 00 84 66 102 103 双轴对称截面 按 5 1 2 2 进行计算 x 20 57 y 118 08 l0 x ix 3 20 102 15 56 l0y iy 3 20 102 2 71 取长细比较大值 y 根据 GB50017 2003 表 5 1 2 1 属于 b 类截面 查附 录 C 得稳定系数 为 0 461 两个主轴方向的最大长细比为 118 08 不大于设 12 定的长细比 150 00 不满足要求 根据规范公式 5 1 2 1 N2 1 00f A 1 00 205 00 0 461 94 07 102 10 3 888 91kN N1 N2 整体稳定起决定作用 构件承载力为 3N2 3 888 91 2666 73k N 1818 7kN 满足 7 斜撑检算斜撑检算 第三层第三层 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 x 15 94 y 91 51 l0 x ix 2 48 102 15 56 l0y iy 2 48 102 2 71 取长细比较大值 y 根据 GB50017 2003 表 5 1 2 1 属于 b 类截面 查附 录 C 得稳定系数 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 00f A 1 00 205 00 0 624 94 07 102 10 3 1203 68kN N1 N2 整体稳定起决定作用 构件承载力为 3N2 3 1203 68 3611 04k N 1712 1kN 满足 3 抗管涌检算 根据不发生管涌条件 K j 其中 j i rw w 21 tt h ij w K 抗管涌安全系数 取 K 1 5 土的浮