钢板桩围堰计算

1、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。钢板桩采用拉森山型钢板桩，钢板桩围堰采用的尺寸为33.3mx10.6m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。=50

2、°,粘 聚力 c=0kpa,容重2=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 0 =200，粘聚力 c=20kpa,容重2=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。开挖底标高为士 0。(5)钢板桩采用拉森HI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(宿/m)重量(kg/m)截面模量/3，、(cm/m)S Mpa400123.514.50.4621363200(6)型钢采用 A3钢材允许应力3 =140Mpa;钢板桩允许应力3=200

3、Mpa。(7)设计流水速率 V=2.61m/s。水流冲击力p=0.8A 丫 v2/2gh上式中A-阻水面积，一一 一3丫 -水容重，取10KN/mv-水流速度g- 重力加速度，取9.8m/sh-水深，单位为米。p=0.8AT v2/2gh=0.8 x 10.6 x 6X 10 x 2.61 2/2 x 9.8 x 6=29.47kN/m淤泥淤泥质亚粘土2、静水压力计算型钢支撑中心标高+4.25+3.45+2.65+1.85+1.05承台底标局0钢板桩底标高计算简图士 0m处的静水压力 p=rwh=10x 5.5=55kN/m2取一米进行计算士 0m处的总压力P=1.25(P净水+P动水)= 1

4、.25 X (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：15.4KNm n'irr / /rxf11I11 1；-0,80,8 '0,80,81.05一 L力一 / J内力计算图示:105.59KN81.59KN70.07KN4、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/m8 max= Mmax/W=15.4kN/1363cm=11.3Mps< S =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

5、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。现有水位标高+4.5不产生涌水的条件为：Ki 丫 wV 丫 b上式中K为安全系数取1.8i为水力梯度i=h 1/ (hi+x)丫 w为水的容重取 9.8KN/m3丫 b为土的浮容重取(18.5-9.8 ) KN/m3K i 丫 wV 丫 b1.8 X 4.5/ (4.5+x) X 9.8 < 8.7XA 4.62m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：现有水位标iWj +4.5水压力 承台底标高。.C/_

6、R土压力钢板桩底标高对基底C点取力矩平衡有：r b (Kp-Ka) /2 X h3X 2h3/3= (rwhi/2) x h1/3+Ka x h2/6式中丫 w为水的容重取 9.8KN/m3丫 b为土的浮容重取(18.5-9.8 ) KN/m3丫 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

7、以上两种安全条件取h3 > 4.62m ,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)/4X 0.8+(81.59+105.59) X 0.8/4=30.33+37.44 =67.77KN取安全系数1.2。所以支撑力为 P=1.2 X 67.77=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=2342.31crH弯矩：M=qL2/12=81.324 X 5.32+ 12=190.37KN8 max= Mmax/W= 190.37 KN + 2342.31 cm3=81.27Mpa v S =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 nf,回转半径 r= 15.3cm约束形式u=1。P=0.5 X 105.59 X 4.78+0.5 X