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=2.2710，m31.2 單根I45a工字鋼截面參數(shù)：截面積A-10.210，m2截面抵抗矩WX=1.43104m31.3 單根I56a工字鋼截面參數(shù)：截面積A=13.510m2截面抵抗矩Wx=2.3410，m32、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(jì)算，圍堰第一層工況1:增江十年一遇洪水位9.31m,圍堰外最高水位按

2、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(shí)；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(jì)算，圍堰受到靜水壓力，流水沖擊力和砂土的主動(dòng)土壓力共同作用時(shí)。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(gè)水深范圍c、下層飽和砂土的主動(dòng)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(dòng)土壓力為7.319.36m處，另加封底混凝土以下0.5n也即9.369.86m集中荷

3、載：流水沖擊力F=5匕2gK取1.5,v取2m/s,截面面積取一延米長(zhǎng)，則F=1.51.07.31=21.93KN2101022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(dòng)土壓力取飽和砂土容重¥sat=18KN/m3,砂土內(nèi)摩擦角中=30°則P=(sat-w)htan2(450-72)P=(18-10)2.55tan(45-30/2)=6.8KPa為簡(jiǎn)化計(jì)算過程，具體如下:荷載分布圖:孔珊max4L3KN-mRa-209.1KNMmax=413

4、KN.m剪力圖:1十cRr-219.413KN.2=181.9MPa(p=210MPa,滿足要求2.2710，1/0.4口1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(gè)水深范圍。c、下層飽和砂土的主動(dòng)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(dòng)土壓力為7.319.36m處，另加封底混凝土以下0.5m也即9.369.86m集中荷載：流水沖擊力2rvF=kA-2gK取1.5,v取2m/s,截面面積取一延米長(zhǎng)，

5、則F=1.51.07.311022=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(dòng)土壓力取飽和砂土容重¥sat=18KN/m3,砂土內(nèi)摩擦角中=30°則P=(sat-w)htan2(45°-72)P=(18-10)2.55tan2(45°-30°/2)=6.8KPaP總=P=6.8+9.86父10=107.3KPa最大線荷載F=107.3KN/m為簡(jiǎn)化計(jì)算過程，具體如下：荷載分布圖：彎矩圖：134.安心一丁丁門

6、川h“葉"III11111111II甘j3KNR-305."1KNIRt«l7451142.9KN-mRa=55.3KNRb=305.7KNM142.9KN.mmax仃maxJ42.9".=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(tái)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(gè)水深范圍。c、下

7、層飽和砂土的主動(dòng)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(dòng)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=kA22gK取1.5,v取2m/s,截面面積取一延米長(zhǎng)，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(dòng)土壓力取飽和砂土容重%t=18KN/m3,砂土內(nèi)摩擦角中=30°則P=(sat-w)htan2(4

8、5°-/2)P=(18-10)2.55tan2(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(dòng)土壓力P=；sathtan2(45°-72)P-182.5tan2(45°-30°/2)=25.8KPa為簡(jiǎn)化計(jì)算過程，具體如下：5荷載分布圖:彎矩圖:mTTTTr-r-E.EII63'T剪力圖:Ra=103.1KNRb=302.2KNMmax=113.1KN.m、-max113.1KN.m2.2710多=49.8MPa(。=145MPa,滿足要求

9、3.4下層圍楝雙拼I56a工字鋼下層長(zhǎng)邊圍楝主要荷載：外層鋼板樁傳遞的集中荷載與自重。為簡(jiǎn)化計(jì)算，不考慮自重，將集中荷載轉(zhuǎn)化為等效均布線荷載計(jì)算：F=305.7.1KN/m,圍楝簡(jiǎn)化為六跨連續(xù)梁，每跨跨度如下圖所示。荷載分布圖：305.7KN/mUllLLLLLLmMLLm-mMLLLmmLLLLLLLLLLmLLLLLLLLLI1彎矩圖:Mmax=113.3KN.m二max113.3KN.m22.3410“=84.2MPa(產(chǎn)=145MPa,滿足要求剪力圖:7支座反力：R=443.6KNR=1203.8KNR3=1075.2KNR4=966.6KNR5=1037.9KNR6=1202.7KN

10、R7=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(jiǎn)化計(jì)算，不考慮自重，將集中荷載轉(zhuǎn)化為等效均布線荷載計(jì)算：F=305.7KN/m,圍楝簡(jiǎn)化為三跨連續(xù)梁，每跨跨度如下圖所示。荷載分布圖：Mmax=361.6kN.m33"7KNm=77.iMPa(仃=l45MPa,滿足要求22.3410支座反力：R1=R4=4498KN,R2=R3=1155.1KN3.5 上層圍楝雙拼I45a工字鋼上層長(zhǎng)邊圍楝主要荷載：外層鋼管樁傳遞的集中荷載與自重。為簡(jiǎn)化計(jì)算，不考慮自重，將集中荷載轉(zhuǎn)化為等效均布線荷載計(jì)算：F=2091KN/m,圍楝簡(jiǎn)化為六跨連續(xù)梁

11、，每跨跨度如下圖所示。荷載分布圖：209.1KN/mHI11I11I11I11!IIIIIIIIIIIIIIII11門口11III門HIHI“IIHI一；一3,47-：_37Z-2,1一一丸-丁丁一!234S*7Mmax=325.1KN.m仃max=325.1KN2=113.7MPag=145MPa滿足要求21.4310剪力圖：支座反力：R=303.4KNR2=825.5KNR3=735.5KNR4=661.2KNR5=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(jiǎn)化計(jì)算，不考慮自重，將集中荷載轉(zhuǎn)化為等效均布

12、線荷載計(jì)算：F=209.1KN/m,圍楝簡(jiǎn)化為七跨連續(xù)梁，每跨跨度如下圖所示。荷載分布圖：Mmax-247.3KN.m-max=86.5MPa二=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(duì)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）斜撐C2-1,長(zhǎng)度為4.193m,所受荷載F=1203坦=1702.4KN4.193m=47.1長(zhǎng)細(xì)比sin450.089m10查路橋施工計(jì)算手冊(cè)得穩(wěn)定系數(shù).1=0,849斜撐C2-1軸

13、向容許承載力:N/1.4=0.0135*2x140x106N/m2x0.849/1,4=2292KN>1702.4KN滿足要求b）直撐C2-2,長(zhǎng)度9.38m,所受荷載F=1343.0KN長(zhǎng)細(xì)比：.=4.69m=52.70.089m查路橋施工計(jì)算手冊(cè)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*2父140M106N/m2父0.813/1.4=2195KN>1343.0KN滿足要求上層支撐：選用2I45a鋼管，由結(jié)構(gòu)的對(duì)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(zhǎng)度為4.505m,

14、所受荷載F=-825-=1167.4KNsin45長(zhǎng)細(xì)比：.=4.505m=56.30.080查路橋施工計(jì)算手冊(cè)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*2x140黑106N/m2父0.793/1.4=1624KN>1167.2KN滿足要求d）直撐C1-2,長(zhǎng)度9.6m,所受荷載F=918.6KN長(zhǎng)細(xì)比：=空巴-=600.080m查路橋施工計(jì)算手冊(cè)得穩(wěn)定系數(shù)1=0.772直撐C1-2軸向容許承載力：N/1.4=0.01024*2M140M106N/m2父0.772/1.4=1581.3KN>918.6KN滿足要求114.封底混凝土厚度驗(yàn)算4.1

15、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(tái)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(jiǎn)的摩阻力p=150kPa圍堰內(nèi)部尺寸10.5*46.8m,12個(gè)鋼護(hù)筒直徑2.3m,則基底凈面積是431.3m2。水浮力：p-hA=10X11.05X431.3=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

16、）=24586KN鋼板樁對(duì)水浮力穩(wěn)定作用取下式計(jì)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(zhǎng)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。）則:=1.72>1.05,滿足要求。14879.8245864236147658.654.2 封底碎強(qiáng)度驗(yàn)算主墩承臺(tái)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，

17、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H=3.5KMbfct+D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(jiǎn)支支承的雙向板，承受局部荷載p=93.6-1.5X24=57.6KN/m。H=1.18m12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(tái)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(tái)施工需要。5、鋼板樁入土深度計(jì)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(jì)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,粗砂層極限摩阻力極