钢板桩围堰受力计算书

'钢板桩围堰计算书一、工程概况渭河特大桥67#、68#、69#墩位于河道内，其承台施工适宜于采用钢板桩围堰。承台尺寸为10.5*6.6*2.5m，拟采用拉森Ⅳ型锁口钢板桩施工,其截面特性为W=2037cm3,【f】=200MPa。承台处平均水位3.0m，河床为0m。插打钢板桩前，为减小主动土压力，降低板桩侧土体高度20cm。67#、68#、69#承台处河床地质情况基本一致，上层为回填粉质粘土，厚度为3m，其次为中砂，厚度6.86m，最下层为细砂，厚度为6m。粉质粘土容重取17.4KN/m3，内摩擦角ψ取20°，粘结力c取15mpa，砂的平均容重γ取20KN/m3,细砂内摩擦角ψ取20°，粘结力c取0，中砂内摩擦角ψ取32°，粘结力c取0。取68#墩承台钢围堰进行检算。二、钢板桩受力分析钢板桩主要承受土压力（外侧为主动土压力，内侧为被动土压力），因水位较低且流速较小，忽略水压力影响，。一)γ、ψ、c按15.86m范围内加权平均值计算：γ平均=19.5KN/m3ψ平均=(3*20+6.86*32+6*20)/15.86=25.2°C平均=3*15/15.86=2.84kPa主动土压力系数Ka=tan2（45°-25.2°/2）=0.403被动土压力系数Kp=tan2（45°+25.2°/2）=2.483二)确定支撑层数及间距 按等弯矩布置确定各层支撑的间距，根据拉森Ⅳ型钢板桩能承受的最大弯矩确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h=3√（6×σ×W/γ/Ka）=295.4cmh1=1.1h=295.4*1.1=3.25mh2=0.88h=2.6m根据具体情况，确定采用的布置如下图所示三)用盾恩近似法计算板桩的入土深度主动土压力系数Ka=tan2（45°-25.2°/2）=0.403被动土压力系数Kp=tan2（45°+25.2°/2）=2.483由计算简图知DE的斜率Kn=γ（Kp-Ka）=19.5×（2.483-0.403）=40.56e1=FG=KaγH=0.403×19.5×5.83=45.8KN/m2 根据公式γ（Kp-Ka）x2–KaγHx-KaγHL1=019.5*(2.483-0.403)x2-45.8x-45.8×0.51=0x=1.51m所以板桩的总长度至少为L=5.83+1.51=7.34m，取9m。三、钢板桩及内支撑受力验算1、各内支撑支座反力利用简支梁法近视计算各内支撑反力。（n-1）P+0.15P=1/2γKah2P=γKah2/2(n-0.85)=19.5*0.403*3.32/2*(2-0.85)=37.2KN顶部的支撑压力为0.15P=5.58KN，其他支撑承受的力均为37.2KN。2、钢板桩承受最大弯矩通常按照第一跨的最大弯矩进行板桩截面的验算。横梁承受均匀水平荷载Pn=1/2γKaD(hn+hn+1)=1/2×19.5×2.0×（2.8+2.0）×0.403=37.7KN/mMmax=37.2×2.0=74.4KN.m1米宽的拉森(Larseen)Ⅳ型钢板桩的各质量特性为:W=2037cm3,横截面积236cm2σ=M/W=74.4×106/2037×103=36.5Mpa＜[σ]=200Mpa,安全τ=37000/23600=1.57MPa＜[τ]=125Mpa,安全四、基坑低隆起验算考虑地基土质均匀，由抗隆起安全系数：K=2πC/（q+γh）≥1.2时,则h≤（2πC-1.2q）/1.2γ=(2×3.14×5.83-1.2×62)/（1.2×19.5）=0m 即钢板桩周围地基土极不稳定，会发生隆起。实际施工中，浇筑50cm混凝土垫层，以降低基坑隆起对钢板桩稳定产生的影响，同时尽量减小坑沿活载，适当降低板桩侧土体高度。五、管涌安全系数计算按《简明施工计算手册》，管涌安全系数：K=（H+2t）γ浮/（Hγw）≥1.5时,则坑底安全,不会发生管涌现象。式中:γ浮——为土的浮容重，即19.5-10=9.5kN/m3γw——为水的容重，取10kN/m3H——为水头差，即4.3mt——钢板桩入土深度，取3.27m则K=（H+2t）γ浮/（Hγw）=（4.3+2×3.27）×10/(4.3×10)=7.58≥1.5安全。六、坑底渗水量计算Q=F1q1+F2q2F1——基底底面积m2q1——基底每平方米底面积渗水量m3/hF2——基底侧面积m2Q2——基底每平方米侧面积渗水量m3/h根据设计地质资料，细砂、中砂的的渗透系数取0.8m3/h，考虑钢板桩围堰施工取2%的渗透系数，则：Q=0.8*0.02*（9.4*26.4+2*5.83*26.4+2*5.83*9.4）=10.65m3根据其渗水量的大小，为达到较好的降水效果利于承台施工，在承台外侧与钢板桩之间设置4个降水井。 七、内围囹(支撑)受力计算围囹采用Ⅰ40b,同时腹板横支撑及斜支撑采用φ600壁厚10mm钢管。一）验算长边（26.4m,分两段，每段13.2m，假设不计斜支撑受力,按三不等跨连续梁进行简化计算）2Ⅰ40b的截面特性为W=1139cm3,截面面积A=94.07cm2Mmax=1/8q(l2-4a2)=1/8×37.7(10.52-4×1.42)=482.6KN.mQmax=P/2=37.2/2=18.6KN则τ=Qmax/A=18.6/50×105=37.3MPa＜[τ]=125Mpa,安全围囹分3段,每段10.5m'