鋼板樁圍堰計(jì)算書

1、蘇州西全橋主墩鋼板樁圍堰計(jì)算書一、工程概括蘇州西全橋跨望虞河為48.75+ 80+ 80+ 48.75米一聯(lián)四跨連續(xù)梁形式。35#、36#主墩位于望虞河中。主墩承臺(tái)平面尺寸為10.4X，高度為4米X 12米，厚度的加臺(tái)。主墩樁基為15根鉆孔樁。35#、36#主墩承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸如下:編號(hào)平面尺寸m高度m承臺(tái)底標(biāo)咼m承臺(tái)頂標(biāo)咼m35#10.4 X436#10.4 X4、圍堰的布置及計(jì)算假設(shè)i 、圍堰的布置在比較2個(gè)墩的承臺(tái)底標(biāo)高及河床標(biāo)高后，擬以 35#墩為例，進(jìn)行鋼板樁圍堰 的設(shè)計(jì)、計(jì)算。鋼板樁的具體布置如下列圖：崗堰立面圖塢制i-LOw_. J旳刪満T. 砂曠肓+久5SJ刪鞠X申!iSf管 一一

2、eesMV壬=Tjtl水碰+24T7奏令贋林高呼葡T庚含底赫商-IL慚J輛籾粧篠盲一曲5甦梅aJ-42U0 .1mo*2、計(jì)算假設(shè)本計(jì)算中土層參數(shù)根據(jù)項(xiàng)目部提供的土層資料，按經(jīng)驗(yàn)取值如下:編號(hào)土層名稱土層頂土層底容重內(nèi)摩擦角粘聚力標(biāo)咼標(biāo)咼kN/m30kPa1黏土19.52010.522粉砂2024.510圍堰設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算水位按+ m考慮。三、鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)1 、土壓力計(jì)算本工程土壓力計(jì)算采用不考慮水滲流效應(yīng)的水土分算法，即鋼板樁承受孔隙水 壓力、有效主動(dòng)土壓力及有效被動(dòng)土壓力。以水位標(biāo)咼+以基準(zhǔn)，計(jì)算各咼度點(diǎn)的水壓力、有效土壓力。1、主、被動(dòng)土壓力系數(shù)20；黏 土： Ka= tg2(45-) =

3、 0.49,、ka =22 20|Kp = tg2(45+)=,. kp =粉砂：Ka= tg2(45-) = 0.414,. ka =2224 5,Kp = tg2(45+) = 2.417,kp 二2、有效主動(dòng)土壓力的計(jì)算a 、h = 6.5m時(shí)，Pa =0b、h = 8.8m上時(shí)，Pa =9X 9.5 x-2X 10.5 x 0.7 = KN/吊，取 Pa =0h = 8.8m下時(shí)，Pa =14X 10X 2.3 2X 10X 0.643 = KN/吊，取 Pa =0c 、h = 20.5m 時(shí)，Pa =0.414 X 9.5 X+ 10X 11.7 丨2X 10X 43 = 44.6

4、KN/m23、孔隙水壓力的計(jì)算a、h= m時(shí)，Pw= 65 KN/m2b、h= m時(shí)，Pw= 88 KN/m2c 、h= m時(shí)，Pw= 205 KN/m24、土壓力合力a、h= m時(shí)，Pa = 65 KN/m2b、h= m時(shí)，Pa = 88 KN/m2c 、h= 20.5m 時(shí)，Pa = + 205= KN/m22、各施工工況及內(nèi)力計(jì)算本圍堰施工時(shí)，按上層支撐已安裝，并抽水吸泥至待安裝支撐下100cm處, 計(jì)算各支撐在各階段可能出現(xiàn)的最大反力和鋼板樁最大內(nèi)力。根據(jù)施工工序，分為四個(gè)工況；工況一、圍堰第一道支撐加好后，抽水到 m標(biāo)高時(shí)；工況二、圍堰第二道支撐加好后，抽水、吸泥到 8.0m標(biāo)高時(shí)；

5、工況三、圍堰第三道支撐加好后，向圍堰內(nèi)注水至圍堰外標(biāo)高，圍堰內(nèi)吸泥、 清淤到m標(biāo)高時(shí)；工況四、圍堰封底砼澆注并到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，圍堰內(nèi)抽水完成后。在計(jì)算時(shí)，各階段鋼板樁計(jì)算長度按等值梁法確定，從主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓 力相等的反彎矩截面即凈土壓力為零或彎矩為零截?cái)嘈纬傻戎盗河?jì)算支撐反力和鋼板樁彎矩。工況一：圍堰第一道支撐加好后，抽水到標(biāo)高時(shí)；有效被動(dòng)土壓力：h =時(shí)，Pp= 2XX 1.428= 30 KN/n2h = 8.8m上時(shí)，2Pp= 2.04XX+ 30= KN/n2考慮板樁與土體的摩擦，被動(dòng)土壓力系數(shù)提高 K= 1.6，則:2 2h= 6.5m 時(shí)，Pp= 48KN/m, Pw= 5

6、KN/m22h = m上時(shí)，Pp= KN/m，Pw= 28 KN/m2貝U, h = 6.5m 時(shí)，Pp= 53 KN/mh = 8.8m上時(shí)，Pp= 119.4+ 28= KN/m2土壓力分布圖如下：截取等值梁計(jì)算支撐反力和鋼板樁彎矩如下:Moment工況二：圍堰第二道支撐加好后，抽水、吸泥到標(biāo)高時(shí)；有效被動(dòng)土壓力：h= 10m時(shí)，Pp = 2X 10X 1.555= 31.1 KN/吊h二時(shí)，2PpXX 10+ 31.1 = 284.9 KN/m考慮板樁與土體的摩擦，被動(dòng)土壓力系數(shù)提高K= 1.62，貝2 2h= 10m時(shí)，Pp= 50.4 KN/m, Pw= 0 KN/m22h =時(shí)，P

7、pKN/m, Pw= 105 KN/m2貝U, h= 10m時(shí)，Pp= 50.4 KN/mh =時(shí)，KN/m2土壓力分布圖如下:截取等值梁計(jì)算支撐反力和鋼板樁彎矩如下:工況三：圍堰第三道支撐加好后，向圍堰內(nèi)注水至圍堰外標(biāo)高，圍堰內(nèi)吸泥、清淤 到一標(biāo)高時(shí)；有效被動(dòng)土壓力：h =時(shí),Pp2X 10X 1.555= 31.1 KN/n2h二時(shí)，PpXX 10+ 31.1= 141 KN/n2考慮板樁與土體的摩擦，被動(dòng)土壓力系數(shù)提高K= 1.62，貝h= 1m時(shí)，Pp= 50.4 KN/mh =時(shí)，Pp= KN/m2土壓力分布圖如下：433. 4截取等值梁計(jì)算支撐反力和鋼板樁彎矩如下:工況四：圍堰封底

8、砼澆注并到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，圍堰內(nèi)抽水完成后土壓力分布圖如下:=X 295= 177 Mpa,符合要求。各道支撐在四個(gè)工況下的最大反力作為圈梁的設(shè)計(jì)依據(jù)，則第一至第三道支撐的支撐反力依次為：Ri= KN/m R 2 = KN/m R 3= KN/m鋼板樁在各工況下所受的最大彎矩：Mma專210.7，鋼板樁擬采用拉森切型,其慣性矩為56700cm4/m,截面彈性模量為2700cm3/m,鋼材材質(zhì)為SY295。6M max 210.7 10 CT =w27000003、坑底土抗隆起驗(yàn)圍堰在水下清淤到-m標(biāo)高處，須驗(yàn)算坑底的承載力， 如承載力不足，將導(dǎo)致坑底土的隆起，所以必須要求鋼板樁 有足夠的入土深度

9、。本工程坑底抗隆起驗(yàn)算采用滑動(dòng)圓滑分析法，以坑底O 為圓心，以鋼板樁入土深度 OB為半徑作圓交坑底水平線于 E、F，再由E作垂直平方線交河床面于 B則，抗滑力矩二CihOB + ob2C2廠2=x 2.3 + 10XXX x 10=滑動(dòng)力矩=丄 q H 帝=-X (9.5 X 2.3+10 X ) X22 2=964K= 10829 = 1.1 ,可滿足坑底抗隆起驗(yàn)算！9644、封底砼厚度計(jì)算封底砼到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，抽干圍堰內(nèi)的水。此時(shí)封底砼受到由于內(nèi)外水土壓力 差形成的向上的水的浮力P，封底砼必須在自重G與鋼護(hù)筒的粘聚力Ni及與鋼板樁 的粘聚力N作用下抵抗水的浮力P。本工程擬定封底砼標(biāo)號(hào)為 C

10、25,取其設(shè)計(jì)值ftd=1.23MPa考慮施工階段混凝 土的允許彎拉應(yīng)力取1.5倍安全系數(shù)，則c MPa鋼護(hù)筒與封底混凝土間握裹力t =0.12Mpa。砼封底厚度為,考慮到封底砼頂面浮漿的存在，則封底砼在計(jì)算時(shí)取有 效厚度為2.0 m。1、砼抗浮力計(jì)算ghs=1000XXXXXX封底砼自重 G= v X ( X 2-15 XX 2) X 2.0 = t封底砼與鋼護(hù)筒的粘聚力N = 2XXXX 15X 12 = t封底砼與鋼板樁的粘聚力N= +X 2X2X 12= tG + Ni+ N2= = t P，滿足要求！(2) 、封底混凝土拉應(yīng)力計(jì)算由于承臺(tái)封底混凝土與鋼護(hù)筒及鋼板樁形成握裹支撐，其力的

11、傳遞較為復(fù) 雜，根據(jù)本承臺(tái)樁基布置情況，將封底砼看成承受均布荷載的三邊固定、一邊簡 支的面板結(jié)構(gòu)。貝U，作用在砼梁上的荷載 p= 15.957 XX 23= KN/m2ql2 X 1X2=ql2 X 1X2=WxWy2 2bh 3900 2000“932.6 10 mm6MxxWx1037 1060.04MPa 2.6 1095、內(nèi)支撐的設(shè)計(jì)計(jì)算本工程中支撐圈梁采用 H588型鋼，支撐鋼管采用530壁厚10mm和630壁厚 12mri。H588型鋼的截面特性如下:A=18576mm l=1132cmW=cm 530壁厚 10mri,其截面特征如下:A=mmW=63x 10 mmI =x 108

12、mmi=mmA單位重量：q=kg/m其截面特征如下:A=mmW=x 106mrri84I x 10mmi=J丄=mm.A單位重量：q=kg/m第一道支撐經(jīng)SAP2000計(jì)算結(jié)果如下:彎矩圖軸力圖a由計(jì)算可知，圈梁最不利荷載出現(xiàn)在長邊圈梁上,Mma治 KN Ml, Nmax=497.5 KN則,MxW3497.5 10185766153.51 10 +1.05 3853200=+= MP糸強(qiáng)度符合要求!b、支撐鋼管所受最大軸力N= KN計(jì)算長度L = 4.2 m, 由=l二乙;查表得：二i 0.1843CT =f ,整體穩(wěn)定性符合要求!N 591.5 10=MPaWA 0.963 16336.3第二道、第三道支撐布置、材料規(guī)格均相同，取受力較大的第三道支撐驗(yàn)算第三道支撐經(jīng)SAP2000計(jì)算結(jié)果如下：彎矩圖軸力圖a由