1、鋼板樁圍堰檢算1、構(gòu)件特性取鋼材的彈性模量為_112_.2.1x10N/m,0.3,G=E/2(1+N)1.1 拉森IV鋼板樁截面參數(shù)：截面積A=0.0242m2截面抵抗矩W=2.2710m31.2 單根I45a工字鋼截面參數(shù)：截面積A-10.210"m2截面抵抗矩Wx=1.431031.3 單根I56a工字鋼截面參數(shù)：截面積A=13.510m2截面抵抗矩Wx=2.34103m32、工況分析慣性矩I=3.8610"m4截面回轉(zhuǎn)半徑ix=0.282m慣性矩Ix=3.224104m4慣性矩Ix=6.5610“m49.31m計算，圍堰第一層工況1:增江十年一遇洪水位9.31m,圍

2、堰外最高水位按支撐、封底混凝土已完成，抽水至+3.07m,第二層支撐還未安裝時；工況2:當(dāng)圍堰內(nèi)支撐實(shí)施結(jié)束，增江十年一遇洪水位9.31m,圍堰外最高水位按9.31m計算，圍堰受到靜水壓力，流水沖擊力和砂土的主動土壓力共同作用時。3、圍堰檢算3.1 工況1:3.1.1 圍堰拉森IV型鋼板樁最不利工況受力分析，主要荷載有：a、靜水壓力，隨著水深增加從上往下呈線性分布。b、流水沖擊力，設(shè)流速為2m/s,影響范圍為整個水深范圍c、下層飽和砂土的主動土壓力荷載分析：水深7.31nl流水沖擊力合力作用點(diǎn)位于距上端水深1/3高度處,主動土壓力為7.319.36m處，另加封底混凝土以下0.5n也即9.369

3、.86m2集中荷載：流水沖擊力F=kA”2gK取1.5,v取2m/s,截面面積取一延米長，則1022F=1.51.07.31=21.93KN210作用點(diǎn)距頂端7.31/3=2.44m處分布荷載：a.靜水壓力p=rh最大線荷載值F=1.0106.24=62.4KN從鋼板樁頂端下0.19m往下6.43m處呈三角形分布b.主動土壓力取飽和砂土容重=18KN/m3,砂土內(nèi)摩擦角中=30°則P=(sat-w)htan2(450-/2)P=(18-10)2.55tan2(450-300/2)=6.8KPa為簡化計算過程，具體如下:荷載分布圖:彎矩圖:-INKM-niRa-209KHnRl-219

4、.8KNmax剪力圖:413KN.m2.2710，Ra=209.1KNMmax=413KN.m=181.9MPa<r=210MPa,滿足要求190.*Hl-314e口111nc7.3ViHIIIIIII._1-gLi-_IH-*ju-doi。.i支座反力：Ra=209.1KN3.2工況23.2.1 拉森IV型鋼板樁圍堰最不利工況受力分析，主要荷載有：a、靜水壓力，隨著水深增加從上往下呈線性分布。b、流水沖擊力，設(shè)流速為2m/s,影響范圍為整個水深范圍。c、下層飽和砂土的主動土壓力荷載分析：水深7.31m流水沖擊力合力作用點(diǎn)位于距上端水深1/3高度處,主動土壓力為7.319.36m處，另加

5、封底混凝土以下0.5m也即9.369.86m2集中荷載：流水沖擊力F二kA*-2gK取1.5,v取2m/s,截面面積取一延米長，則1022F=1.5父1.0父7.31¥=21.93KN作用點(diǎn)距頂端7.31/3=2.44m處210分布荷載：a.靜水壓力p=rh最大線荷載值F=1.0107.31=73.1KN從鋼板樁頂端往下7.5m處呈三角形分布b.主動土壓力取飽和砂土容重Kat=18KN/m3,砂土內(nèi)摩擦角中=30°則P=(sat-w)htan2(45°-72)P=(1810)2.55tan2(45°30°/2)=6.8KPaP總=P=6.8+9

6、.86父10=107.3KPa最大線荷載F=107.3KN/m為簡化計算過程，具體如下：荷載分布圖：彎矩圖:134.手KN-m12KN-mR.ef3KNntJIIRl-1741.51142.9KNm.riIflRII-305.7.IKKRa=55.3KNRb=305.7KNMmax-142.9KN.m仃max=142.9KN.m=63MPa（產(chǎn)=145MPa,滿足要求2.2710剪力圖:支座反力：Ra=55.3KN,Rb=305.7KN3.2工況3(承臺澆筑完拆除下層墩身范圍內(nèi)支撐，填充2.5米砂并在其上澆筑0.5米碎)3.2.1 拉森IV型鋼板樁圍堰最不利工況受力分析，主要荷載有：a、靜水壓

7、力，隨著水深增加從上往下呈線性分布。b、流水沖擊力，設(shè)流速為2m/s,影響范圍為整個水深范圍。c、下層飽和砂土的主動土壓力荷載分析：水深7.31m流水沖擊力合力作用點(diǎn)位于距上端水深1/3高度處，主動土壓力為7.319.36m處，另加封底混凝土以下0.5m也即9.369.86m2集中荷載：流水沖擊力F=kA»2gK取1.5,v取2m/s,截面面積取一延米長，則1022F=1.5父1.0父7.31A=21.93KN作用點(diǎn)距頂端7.31/3=2.44m處210分布荷載：a.靜水壓力p=rh最大線荷載值F=1.0107.31=73.1KN從鋼板樁頂端往下7.5m處呈三角形分布b.主動土壓力取

8、飽和砂土容重Zat=18KN/m3,砂土內(nèi)摩擦角中=300則P=(sat-w)htan2(450-72)_200_P=(1810)2.55tan(45-30/2)=6.8KPaP總=P$=6.8+9.86父10=107.3KPa最大線荷載F=107.3KN/mC、回填砂的主動土壓力P二-sathtan2(450-/2)P=182.5tan2(45°-30°/2)=25.8KPa為簡化計算過程，具體如下：荷載分布圖:彎矩圖:Ra=103.1KNRb=302.2KNMmax=113.1KN.m、-max113.1KN.m2.27103=49.8MPa(o=145MPa,滿足要求

9、3.4下層圍楝雙拼I56a工字鋼下層長邊圍楝主要荷載：外層鋼板樁傳遞的集中荷載與自重。為簡化計算，不考慮自重，將集中荷載轉(zhuǎn)化為等效均布線荷載計算：F=305.7.1KN/m,圍楝簡化為六跨連續(xù)梁，每跨跨度如下圖所示。荷載分布圖：305.7KN/m1111“11”1111111“1111m11111m1111門iiji口1111i二3-J-H，-一一一-一-3£-一3i-一-一一一壬一FT；7一一”W23啟567彎矩圖:Mmax=113.3KN.m二max113.3KN.m22.3410，=84.2MPa(產(chǎn)=145MPa,滿足要求剪力圖:支座反力：Ri=443.6KNR2=1203.

10、8KNR3=1075.2KNR4=966.6KNR5=1037.9KNR6=1202.7KNR7=1343.0KNR8=479.7KN下層短邊圍楝：主要荷載：外層鋼管樁傳遞的集中荷載與自重。為簡化計算，不考慮自重，將集中荷載轉(zhuǎn)化為等效均布線荷載計算：F=305.7KN/m,圍楝簡化為三跨連續(xù)梁，每跨跨度如下圖所示。荷載分布圖：3OS.7KNZin,LL口口，以?？谏揭?一工,"3Q31234Mmax=361.6kN.m339.7KN.m22.3410工=77.1MPa(。=145MPa滿足要求支座反力：R1=R4=449.8KN,R2=R3=1155.1KN3.5上層圍楝雙拼I45a

11、工字鋼上層長邊圍楝主要荷載：外層鋼管樁傳遞的集中荷載與自重。為簡化計算，不考慮自重，將集中荷載轉(zhuǎn)化為等效均布線荷載計算：F=2091KN/m,圍楝簡化為六跨連續(xù)梁，每跨跨度如下圖所示。荷載分布圖：209. 1KN/m1 1IHIIIIIII11IIIIIIIIImIIIIII門口ILU門LIHII門HII一工一3,47一工3?6一2.1.L-工-丁丁“i234&7Mmax=325.1KN.m仃max=煙.1"."=ii3.7MPag=145MPa滿足要求21.4310剪力圖：支座反力：R1=303.4KNR2=825.5KNR3=735.5KNR4=661.2KNR

12、5=709.9KNR6=822.7KNR7=918.6KNR8=328.1KN上層短邊圍楝主要荷載：外層鋼管樁傳遞的集中荷載與自重。為簡化計算，不考慮自重，將集中荷載轉(zhuǎn)化為等效均布線荷載計算：F=209.1KN/m,圍楝簡化為七跨連續(xù)梁，每跨跨度如下圖所示。荷載分布圖：彎矩圖:Mmax=247.3KN.mmax_3=86.5MPa(。=145MPa滿足要求247.3KN.m21.4310支座反力：Ri=R4=317.3KN,R2=R3=790.1KN3.6內(nèi)支撐下層支撐：選用2工56a,由結(jié)構(gòu)的對稱性，只需檢算下層斜支撐C2-1,以及直撐C2-2;其中斜撐受力可通過力的分解得出，分別檢算如下a

13、）斜撐C2-1,長度為4.193m,所受荷載F=1203&=1702.4KNsin450.089m長細(xì)比：兒=4193m=47.1查路橋施工計算手冊得穩(wěn)定系數(shù).1=0,849斜撐C2-1軸向容許承載力：N/1,4=0.0135*2x140x106N/m2m0.849/1,4=2292KN>1702.4KN滿足要求b）直撐C2-2,長度9.38m,所受荷載F=1343.0KN長細(xì)比：.=4,69m=52.70.089m查路橋施工計算手冊得穩(wěn)定系數(shù)；=0.813直撐C2-2軸向容許承載力：N/1.4=0.0135*2M140M106N/m2父0,813/1,4=2195KN>1

14、343.0KN滿足要求上層支撐：選用2I45a鋼管，由結(jié)構(gòu)的對稱性，只需檢算下層斜支撐C1-1,以及直撐C1-2;其中斜撐受力可通過力的分解得出，分別檢算如下c）斜撐C1-1,長度為4.505m,所受荷載F=-825-=1167.4KNsin45長細(xì)比：.=4,505m=56.30.080查路橋施工計算手冊得穩(wěn)定系數(shù)=0.793斜撐C2-1軸向容許承載力：N/1.4=0,01024*2M140M106N/m2父0,793/1,4=1624KN>1167.2KN滿足要求d）直撐C1-2,長度9.6m,所受荷載F=918.6KN長細(xì)比：=4,8m=600.080m查路橋施工計算手冊得穩(wěn)定系數(shù)

15、1=0,772直撐C1-2軸向容許承載力：N/1.4=0,01024*2父140M106N/m2父0,772/1,4=1581.3KN>918.6KN滿足要求4.封底混凝土厚度驗(yàn)算4.1 抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算封底混凝土采用1.5m厚的C25碎，其受到水頭壓力差的作用，最不利水位標(biāo)高+9.31m,開挖基坑底標(biāo)高-1.55m,則水頭差h=11.05mo主墩承臺下共有12根直徑2m樁基（2.3米的護(hù)筒），舊橋4根直徑1.8米混凝土樁。取護(hù)筒和樁基混凝土與封底混凝土簡的摩阻力p=150kPa圍堰內(nèi)部尺寸10.5*46.8m,12個鋼護(hù)筒直徑2.3m,則基底凈面積是431.3m2。水浮力：p-hA=10

16、X11.05X431.3=47658.65kN;封底碎自重：G=23X1.5X431.3=14879.8kN;樁基與封底砂的摩阻力：F=rS=150X1.5X3.14X（12X2.3+4X1.8）=24586KN鋼板樁對水浮力穩(wěn)定作用取下式計算的較小值：鋼板樁與封底砂的摩阻力：F=rS=150X0.656X287X1.5=42361kN;鋼板樁抗拔力：F=287*75*15/100+287*3.95*0.656*2*40=61630kN（鋼板樁長度15m鋼板樁數(shù)量287根，鋼板樁與河床砂土摩阻力取40kPa,拉森IV鋼板樁單重76.1kg/m,鋼板樁封底混凝土下入土深度3.95m。）=1.72

17、>1.05,滿足要求47658.65GF_14879.824586423614.2 封底碎強(qiáng)度驗(yàn)算主墩承臺鋼板樁圍堰基坑底的封底碎厚度不僅需要滿足圍堰抗浮穩(wěn)定要求，還需滿足素碎的強(qiáng)度要求，水下封底碎采用C25碎，fct=1.9MPa封底碎厚度考慮為1.5m,夾泥厚度考慮為30cni現(xiàn)根據(jù)封底砂強(qiáng)度驗(yàn)算封底碎的入土深度。bfct其中M=apL；,K=2.65,b=1mfct=1.9MPa,D=30cm,a=0.0791Li=5.9m,根據(jù)矩形圍堰按周邊簡支支承的雙向板，承受局部荷載p=93.6-1.5X24=57.6KN/m。H=1.18m故1.18m封底碎厚度能滿足碎強(qiáng)度要求。綜合考慮抗浮穩(wěn)定性和碎強(qiáng)度要求，取1.5m的承臺封底碎厚度能滿足鋼板樁圍堰抽水完成后的抗浮和碎強(qiáng)度要求，滿足承臺施工需要。5、鋼板樁入土深度計算圍堰鋼板樁承受封底碎向上的摩擦力，故圍堰鋼板樁的深度應(yīng)能滿足封底碎摩擦力的要求。由上計算可知F鋼板樁=48785.6kN,考慮鋼板樁入土后單面有效承受土體摩擦力，則單根鋼板樁承受荷載f=42361/287=147.6KN,粗砂層