钢板桩围堰计算书新

徒骇河大桥钢板桩围堰计算书

一、 工程概况及围堰布置

本钢板桩围堰用于济石高铁禹齐徒骇河大桥水中墩的施工，徒骇河水流平缓的，水深4米左右。河床为粉质粘土，承台基本标高和河床标高基本一致，施工时开挖至承台下1 米，再进行1 米的混凝土封底。钢板桩采用拉森Ⅳ型，钢板桩长15 米。整个围堰采用三层围囹，围囹用八字型结构。型钢全采用I40 工字钢。按照从上至下抽水进行围囹的安装。围囹结构图如下：

二、基本参数

1、根据图纸提供的地质资料，河床以下土层为2.4m的粉土层，2.2m左右的粉质黏土层，3.2m左右的粉土层，6.3m的粉土。钢板桩入土到第四层的粉土层。根据规范，估取内摩擦角为25。，容重为18.5kN/m3,土层粘聚力C=15KPa，主动土压力

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Katg2(45)0.405Kptg2(45)2.4622系数：，被动土压力系数：。

二、钢板桩围堰受力验算 1. 钢板桩计算：

1） 围堰结构：钢板桩桩顶设计标高为+17.60米，钢板桩长度为15.0米，钢围堰平面尺寸为17.6×17.6米。围囹和支撑设置三道，自上而下进行安装。第一道围囹和支撑安装位于+14.90米，第二道围囹和支撑安装位于+11.9米，第三道围囹和支撑安装位于8.9米，承台底标高+15.43米。（详见钢围堰平面图）钢板桩入河床10米左右。承台下进行1米的混凝土封底。

2） 基本参数：动水压力计算： 每延米板桩截面面积A(cm2) 236.00 每延米板桩壁惯性矩I(cm4) 39600.00 每延米板桩抗弯模量W(cm3) 2037.00

p=K*H*V*Bγ/2g2 式中：p-每延米板壁上的动水压力总值，KN； H-水深，M； v-水流平均速度，m/s； g-重力加速度 （9.8m/s）； b-板桩宽度 （取1米）；γ-水的容重，kn/m； k-系数 （1.8-2.0）。

p=1.9*4*0.5*1*11/2*9.82 =0.2

0.2KN 动水压力可假设为作用在水面下1/3水深处的集中力，由于动水压力很小在计算过程中忽略不计。

水平面动水压力支撑反力0.5米水压力3米第二道支撑第一道支撑主动土压力支撑反力3米第三道支撑主动土压力被动土压力

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工况1：先抽水至14.3m（抽水深度1.15米，即第一层支撑下50cm），安装第一层支撑，第一层支撑安装好后继续抽水至11.3m（抽水深度3米，即第二层支撑下50cm），在安装第二道支撑前，第一道支撑受力处于最不利状态，受力情况分析如下：计算反弯点位置，即利用钢板桩上土压力等于零的点作为反弯点位置，计算其离基坑底面的距离y，在y处钢板桩主动土压力强度等于被动土压力强度：

KPpyPbKay

式中Pb-基坑底面处钢板桩墙后的主动土压力强度值； K-被动土压力修；

o25正系数土的内摩擦角为时，K取1.4；

w-水容重；

-土体容重；

h-基坑开挖深度；

Pb=wh10440kp

ay

Pb400.63 KKPKa 18.51 .42.460.405

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水面（标高+15.43）第一道支撑第一道支撑河床（标高+12.73）第一道支撑反弯点 (2)内力计算由结构力学求解器求得： 荷载图如下：

弯矩图如下：

剪力图如下：

求得：F135.13KN,Mmax47.24KN•M

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工况2：安装好第二层支撑，支撑中心标高+11.93m，围堰开挖至第三层支撑下50cm（标高为+8.43m），此时第二层受力处于最不利状态，受力情况分析如下： （1）计算反弯点的位置：

Pb=wh1Kah210418.50.405362.48kp

ay

Pb62.480.98 KKPKa 18.51 .42.460.405

水面（标高+15.43）第一道支撑第一道支撑河床（标高+11.34）第一道支撑第一次开挖线反弯点

(2)内力计算由结构力学求解器求得： 荷载图如下：

弯矩图如下：

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剪力图如下：

求得：F15.75KN,F2201.13KN,Mmax92.22KN•M

工况3：安装好第三层支撑，支撑的中心标高+8.9m，围堰继续开挖至标高+6.32m，此时第三层处于最不利状态，受力情况分析如下：

计算反弯点位置：

Pb=whaKah210418.50.4055.178.2kp

ay

Pb78.21.24 KKPKa 18.51 .42.460.5

水面（标高+15.43）第一道支撑第一道支撑河床（标高+11.34）第一道支撑基坑底（标高+6.236）反弯点

(2)内力计算由结构力学求解器求得： 荷载图如下：

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弯矩图如下：

剪力图如下：

求得：F117.87KN,F288KN,F3242.24KN,Mmax82.62KN•M (3)钢板桩零点以下入土深度x的确定：

采用等值梁法计算原理，土压力零点处的支撑反力与该点以下钢板桩土压力对桩底的力矩平衡，假设土压力零点以下钢板桩埋深为x，见平衡方程：

P0x(KKPKa）3x6

x6PO678.22.72m(KKp-Ka)18.51 .42.460.405

（4）钢板桩入土深度计算：

tO=x+y=2.72+1.2=3.9m，t=1.1tO=1.1*3.9=4.29m

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钢板桩长度L=9.6+4.29=13.m

综上：F1MAX35.13KN,F2MAX201.13KN,F3MAX242.24KN,Mmax92.24KN•M 2、钢板桩抗弯强度的检算：

Mmax92.2410345.28N/mm21.05[200MPa]210MPa6W203710满足

3、边梁及内支撑受力计算：

（1）第二层支撑（因第一、二层内支撑均采用2I40a，在此仅对受力相对较大的第二层内支撑进行受力检算）：

第二层内支撑采用2I40a，F2MAX201.13KN

43I21720cmA86.1cmxI40a：腹板厚度：10.5mm；毛截面面积：；截面惯性矩：；

2回转半径：ix15.9cm；截面模量：Wx1090cm，f205.00N/mm，

3fv120.00N/mm2。

将边梁及内支撑看做中心加有刚性约束的整体平面钢架结构，利用结构力学求解器进行分析，计算受力图如下：

弯矩图如下：

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剪力图如下：

根据计算结果得出Mmax476.21KN•m

Mmax476.21103W21090106218.41.05[200MPa]210MPa，不满足要求，建议围囹更换成2I45的工字钢。

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根据剪力图得出内支撑受力为：985KN，内支撑采用Ф630×8的管桩，对管桩进行承载力及稳定性的验算：

Fmax985103631 .05[200MPa]210MPa满足承载力的要求， 22A156.32610mm根据临界力 P稳定性的要求。

2EIL02>P=

3.142206103N /mm275612.37104mm40.58.8210mm6225262>985满足

（2）第三层支撑支撑采用3I40a，F2MAX242.24KN

I40a：腹板厚度：10.5mm；毛截面面积：A86.1cm3；截面惯性矩：Ix21720cm4；回转半径：ix15.9cm；截面模量：Wx1090cm3

f205.00N/mm2，fv120.00N/mm2。

第三层受力分析图：

弯矩图如下：

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剪力图如下：

根据计算结果得出Mmax693.43KN•m

Mmax693.43103212.051.05[200MPa]210MPa，不满足要求，建议围囹更换成6W3109010 Word文档

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3I45的工字钢。

根据剪力图得出内支撑受力为：1182.02KN，内支撑采用Ф630×8的管桩，对管桩进行承载力及稳定性的验算：

Fmax1182.0210375.61 .05[200MPa]210MPa满足承载力的要求，

A156.326102mm2根据临界力 P2EIL02>P=

3.142206103N /mm275612.37104mm40.58.8210mm6225262>1182.02

满足稳定性的要求。

结束语：通过结构力学求解器的验算，得出围囹采用I40工字钢不安全，建议更换成I45的工字钢，支撑采用Ф630×8的管桩满足受力及稳定性的要求，施工时需保证焊接质量。

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