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III型钢板桩，钢板桩围堰采用的尺寸为33.3m X 10.6m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；淤泥厚度为版=2.0m，水深为6.0m，水头高度hj5.5m。 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0=

2、50。，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 0 =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。开挖底标高为土 0。(5 )钢板桩采用拉森III型钢板桩截面尺寸mm )每米长钢板桩参数 3、 工 Ir,_ r s tt力学性能(宽高壁厚截面积 (m/m )重量(kg/m )截面模量(cm/m )。Mpa400123.514.50.4621363200(6)型钢采用A3钢材允许应力6=14

3、0Mpa ；钢板桩允许应力6=200Mpa 。(7)设计流水速率V=2.61m/s。水流冲击力 p=0.8Ay v2/2gh上式中A-阻水面积Y-水容重，取10KN/m 3V-水流速度g- 重力加速度，取9.8m/sh-水深，单位为米。p=0.8A Y v2/2gh=0.8 X10.6 X6 X10 X2.612/2 X9.8 X6=29.47kN/m2、静水压力计算现有水位标高+4.5型钢支撑中心标高+4.25河水河水 水压力+2.65+1.85+1-05 承台底标高0淤泥淤泥质亚粘土钢板桩底标高计算简图土 0m土 0m处的静水压力p=rh=10 X5.5=55kN/m 2w取一米进行计算0

4、m处的总压力P=L25(P净水+P动水)=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内力计算图示:105.59KN70.07KN81.59KN-r1L14、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/mS max= Mmax/W=15.4kN/1363cm3=11.3Mpa V 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入土深度钢板桩顶标高+5.5m，水头高差hi=4.5m，入土深度h3=x ；最短渗流途经如图。河水

5、- 水压力现有水位标高河水- 水压力承台底标高0二J淤泥:淤泥质亚粘土. I 土压力r1 I I /钢板桩底标高不产生涌水的条件为：K iYwYb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/m 3b为土的浮容重取(18.5-9.8) KN/m 3K i Y Yb1.8 X4.5/ (4.5+x ) X 9.8W8.7X N4.62m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：现有水位标高+4.5一水压力承台底标高0淤泥土压力- 河水一水压力承台底标高0淤泥土

6、压力- 河水钢板桩底标高对基底C点取力矩平衡有：rb( Kp-Ka)/2 X h3X2h3/3= (rwh1/2 ) X h1/3+Ka X h2/6式中Yw为水的容重取9.8KN/m3b为土的浮容重取(18.5-9.8) KN/m 3为淤泥土的浮容重其值为16.5 KN/mKa=tg2(450-20。/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 (45。-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：板=2.72m综合以上两种安全条件取h

7、3 N 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工字钢支撑验算故只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)/4 X 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 X67.77=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 一一，43、，桥涵手册得：惯性矩I=65585.6cm，W=2342.31cm。弯矩：M=qL 2/12=81.324 X5.32 -F12=190.37KNS max= Mmax/W=190.37 KN -F2342.31 cm 3二81.27MpaV 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=0.015廿，回转半径 r= 15.3cm，约束形式 u=1。P=0.5 X 105.59 X4.78+0.5