钢板桩围堰计算.docx

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；根据各部位标高与现场实际情况,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33.3mX10.6m 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h =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 r =16.5kN/m3.2〔3〕淤泥质亚粘土力学参数根据含水量与孔隙比情况取值,,内摩 擦角 O =2Oo,粘聚力 c=20kpa,容重 r =18.5kN/m3.2〔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〕每米长钢板桩参数力学性能宽咼壁厚截面枳 〔m2/m〕重量〔kg/m〕截面模量 〔cms/m〕[6]Mpa400123.514.50.4621363200〔6〕型钢采用A3钢材允许应力[§]=140Mpa；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=0.8A Yv?/2gh 上式中A-阻水面积Y-水容重，取10KN/m3v-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=0.8X10.6X6X10X2.612/2 X9.8X6 =29.47kN/m2、 静水压力计算计算简图土0m 处的静水压力 p=r h=10X5.5=55kN/m2w取一米进行计算土0m处的总压力P=1.25〈P +P >净水 动水=1.25X〔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，受力形式与弯矩如下图所示： 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/m6 max二Mmax/W=15.4kN/1363cm3=11.3MpaV [ 6 ]=200Mpa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.不产生涌水的条件为：K・i・Y WYwb上式中K为安全系数取1.8i为水力梯度i=h1/〔h]+x〕Y为水的容重取9.8KN/m3wY为土的浮容重取〔18.5-9.8〕KN/m3bK・i・Y WYwb1.8X4.5/〔4.5+x〕X9.8W8.7X$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,水压力与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〕/2] Xh3X2h3/3= (rwh1/2)Xh1/3+Ka'Xh2/6式中Y为水的容重取9.8KN/m3wY为土的浮容重取〔18.5-9.8〕KN/m3bY'为淤泥土的浮容重其值为16.5KN/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hl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 P5二[〈70.07+81.59〉/4]X0.8+〈81.59+105.59〉X0.8/4 =30.33+37.44=67.77KN取安全系数1.2.所以支撑力为P=1.2X67.77=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二qL2/12=81.324X5.32三12=190.37KN6 max二Mmax/W=190.37KNF2342.31cm3=81.27MpaV [ 6 ]=140Mpa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 tf,回转半径r=15.3cm, 约束形式u=1.P=0.5X105.59X4.78+0.5X81.59X4.78=447.36KN长细比入=uL/r=5.3/0.153=34.64查表得：纵向弯曲系数0=0.922稳定性6 =P/A=447.36KNF0.015=29.8MpaV [6 ]=0.922X 140=129.1Mpa满足稳定性要求。