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1、.XXXX 西全桥主墩钢板桩围堰计算书西全桥主墩钢板桩围堰计算书一、工程概括XX 西全桥跨望虞河为48.75808048.75 米一联四跨连续梁形式。35、36主墩位于望虞河中。 主墩承台平面尺寸为10.418.2米,高度为4米,其上为6.612 米,厚度 1.5 米的加台。主墩桩基为 15 根1.5 米钻孔桩。35、36主墩承台结构尺寸如下：编号3536平面尺寸m10.418.210.418.2高度m44承台底标高m承台顶标高m11.45711.3377.4577.337二、围堰的布置及计算假设 1、围堰的布置在比较 2 个墩的承台底标高及河床标高后,拟以 35墩为例,进行钢板桩围堰的设计、
2、计算。钢板桩的具体布置如下图：2、计算假设本计算中土层参数根据项目部提供的土层资料,按经验取值如下：编号122土层名称黏土粉 砂土层顶标高4.5-6.8土层底标高6.8-16.0容重kN/m319.520内摩擦角o2024.5粘聚力kPa10.510围堰设计时计算水位按2.0m 考虑。三、钢板桩围堰设计 1、土压力计算本工程土压力计算采用不考虑水渗流效应的水土分算法 ,即钢板桩承受孔隙水压力、有效主动土压力及有效被动土压力。以水位标高2.0 以基准,计算各高度点的水压力、有效土压力。1、主、被动土压力系数黏土：Katg245-Kptg20.49,ka0.72202.04,kp1.42821 /
3、 7.粉 砂：Katg245- Kptg20.414,ka0.643224.52.417,kp1.55522、有效主动土压力的计算 a、h6.5m 时, Pa=0b、h8.8m上时,Pa=0.499.52.3210.50.73.99KN/m2,取 Pa=0h8.8m下时,Pa=0.414102.32100.643-3.338KN/m2,取 Pa=0 c、h20.5m 时,Pa=0.4149.52.31011.72100.64344.6 KN/m23、孔隙水压力的计算a、h6.5m 时, Pw65 KN/m2b、h8.8m 时, Pw88KN/m2 c、h20.5m 时, Pw205 KN/m2
4、4、土压力合力a、h6.5m 时, Pa65 KN/mb、h8.8m 时, Pa88KN/m2 c、h20.5m 时, Pa44.6205249.6 KN/m22、各施工工况及内力计算本围堰施工时,按上层支撑已安装,并抽水 吸泥至待安装支撑下 100cm 处,计算各支撑在各阶段可能出现的最大反力和钢板桩最大内力。根据施工工序,分为四个工况；工况一、围堰第一道支撑加好后,抽水到4.0m 标高时；工况二、围堰第二道支撑加好后,抽水、吸泥到8.0m 标高时；工况三、围堰第三道支撑加好后,向围堰内注水至围堰外标高,围堰内吸泥、清淤到13.957m 标高时；工况四、围堰封底砼浇注并达到设计强度后,围堰内
5、抽水完成后。在计算时,各阶段钢板桩计算长度按等值梁法确定 ,从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面即净土压力为零或弯矩为零截断形成等值梁计算支撑反力和2 / 72.钢板桩弯矩。工况一：围堰第一道支撑加好后,抽水到4.0m 标高时；有效被动土压力：h6.5m 时,Pp210.51.42830 KN/m2h8.8m上时,Pp2.042.39.53074.6 KN/m2考虑板桩与土体的摩擦,被动土压力系数提高 K1.6,则：h6.5m 时,Pp48KN/m2,Pw5 KN/m2h8.8m上时,Pp119.4 KN/m ,Pw28 KN/m则,h6.5m 时,Pp53 KN/m2h8.8m上时,Pp
6、119.428147.4 KN/m2土压力分布图如下：截取等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩如下：工况二：围堰第二道支撑加好后,抽水、吸泥到8.0m 标高时；有效被动土压力：h10m 时,Pp2101.55531.1 KN/m2h20.5m 时,Pp2.41710.51031.1284.9 KN/m2考虑板桩与土体的摩擦,被动土压力系数提高 K1.62,则：h10m 时,Pp50.4 KN/m2,Pw0 KN/m2h20.5m 时,Pp461.5 KN/m2,Pw105 KN/m2则,h10m 时,Pp50.4 KN/m2h20.5m 时,Pp461.5105566.5 KN/m2土压力分布图如下
7、：截取等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩如下：工况三：围堰第三道支撑加好后,向围堰内注水至围堰外标高,围堰内吸泥、清淤到13.957m 标高时；有效被动土压力：h15.957m 时,Pp2101.55531.1 KN/m2h20.5m 时,3 / 722.Pp2.4174.5431031.1141 KN/m2考虑板桩与土体的摩擦,被动土压力系数提高 K1.62,则：h15.957m 时,Pp50.4 KN/m2h20.5m 时,Pp228.42 KN/m2土压力分布图如下：截取等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩如下：工况四：围堰封底砼浇注并达到设计强度后,围堰内抽水完成后。土压力分布图如下：各道支撑在
8、四个工况下的最大反力作为圈梁的设计依据 ,则第一至第三道支撑的支撑反力依次为：R178.9 KN/m R2305.4 KN/m R3486.7 KN/m钢板桩在各工况下所受的最大弯矩： Mmax210.7 KN.m,钢板桩拟采用拉森型,其惯性矩为 56700cm4/m, 截面弹性模量为 2700cm3/m,钢材材质为 SY295。M max210.7106=78.04 Mpa 0.6295177 Mpa,符合要求。2700000w3、坑底土抗隆起验围堰在水下清淤到13.957m 标高处,须验算坑底的承载力,如承载力不足,将导致坑底土的隆起,所以必须要求钢板桩有足够的入土深度。本工程坑底抗隆起验
9、算采用滑动圆滑分析法,以坑底 O为圆心,以钢板桩入土深度 OB 为半径作圆交坑底水平线于E、F,再由 E 作垂直平方线交河床面于 D。则,抗滑力矩C1HOBOB2C210.52.3107.1574.5433.144.543 101082.9滑动力矩=964K4、封底砼厚度计算封底砼达到设计强度后,抽干围堰内的水。此时封底砼受到由于内外水土压力4 / 721q HOB21 4.5432221082.91.12 1.1,可满足坑底抗隆起验算！964.差形成的向上的水的浮力 P,封底砼必须在自重 G、与钢护筒的粘聚力 N1及与钢板桩的粘聚力 N2作用下抵抗水的浮力 P。本工程拟定封底砼标号为 C25
10、,取其设计值 ftd=1.23MPa,考虑施工阶段混凝土的允许弯拉应力取 1.5 倍安全系数,则=0.82MPa,钢护筒与封底混凝土间握裹力=0.12Mpa。 砼封底厚度为 2.5m, 考虑到封底砼顶面浮浆的存在,则封底砼在计算时取有效厚度为 2.0 m。1、砼抗浮力计算水的浮力 Pghs=10009.815.9573796.7t封底砼自重 Gv2.32.01116.8t封底砼与钢护筒的粘聚力N123.140.752.015121695.6t封底砼与钢板桩的粘聚力N213.220.422121612.8t GN1N21116.81695.61612.84425.2 t P,满足要求！ 、封底混
11、凝土拉应力计算由于承台封底混凝土与钢护筒及钢板桩形成握裹支撑,其力的传递较为复杂,根据本承台桩基布置情况,将封底砼看成承受均布荷载的三边固定、 一边简支的面板结构。则,作用在砼梁上的荷载 p15.957102.023113.6 KN/m2 Mx0.06ql20.06113.63.92103.7 KN.mMy0.055ql20.055113.63.9295.03KN.mMx103.7106x 0.04MPa Wx2.61095、内支撑的设计计算本工程中支撑圈梁采用 H588 型钢,支撑钢管采用530壁厚 10mm 和630壁厚 12mm。H588 型钢的截面特性如下：A=18576mm25 /
12、7.I=113283.85cm4W=3853.2cm3530壁厚 10mm,其截面特征如下：A=16336.3mm2W=4.17106mm3I5.52108mm4;i=I=183.88mmA单位重量：q=128.24kg/m630壁厚 12mm,其截面特征如下：A=23298.1mm W=7.06410 mmI11.13108mm4;i=I=218.5mmA263单位重量：q=182.9kg/m第一道支撑经 SAP2000 计算结果如下：弯矩图轴力图a、由计算可知,圈梁最不利荷载出现在长边圈梁上,Mmax153.51KNM, Nmax=497.5 KNM497.5103153.51106N则,
13、+=26.8+37.9=64.7MPaf,强度xW185761.053853200A符合要求！b、支撑钢管所受最大轴力 N591.5KN,计算长度 L4.2 m,l4.2由= 22.8 ;查表得：0.963i0.184591.5103N37.6 MPaf,整体稳定性符合要求！A0.96316336.3第二道、第三道支撑布置、材料规格均相同,取受力较大的第三道支撑验算。第三道支撑经 SAP2000 计算结果如下：弯矩图轴力图a、由计算可知,圈梁最不利荷载出现在长边圈梁上,Mmax994KNM, Nmax=3069.1 KN6 / 7.M3069.1103994106N则,+=82.6+122.8=205.4MPaf,xW371521.057706380A强度符合要求！b、支撑钢管所受最大轴力 N3775.3KN,计算长度 L4.2m,l4.2由= 22.8 ;查表得：0.963i0.1843069.1103N195.1 MPaf,整体稳定性符合要求！A0.96316336.37 / 7