钢板桩围堰计算书.docx
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钢板桩围堰计算书
钢板桩围堰计算书
一、工程概括
XX为新建铁路XX至XX城际轨道上一座特大桥，主墩187＃、188＃墩均位于望虞河中。
主墩桩基为19根1.5m直径的钻孔桩，承台为直径17.7m、高度3m的圆柱形。
承台上台下口直径为12.1m，上口直径为7.1m。
河床土层以粉质黏土、粉土为主。
二、围堰的布置及计算假设
1、围堰的布置
钢板桩的具体布置如下图：
（立面图）
（平面图）
2、计算假设
本计算中土层参数按经验取值如下：
序号
土层名称
容重（kN/m3）
内摩擦角（o）
粘聚力（kPa）
1
粉质黏土
18.5
18
12
2
粉砂
20
26.5
16
3
黏土
17
22
13.5
围堰设计时计算水位按＋2.0m考虑。
三、围堰计算
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）、主动土压力系数
粉质黏土：
Ka＝tg2（45-
）＝0.528，
＝0.727
粉砂：
Ka＝tg2（45-
）＝0.383，
＝0.619
黏土：
Ka＝tg2（45-
）＝0.455，
＝0.675
被动土压力系数
粉质黏土：
Kp＝tg2（45＋
）＝1.894，
＝1.376
粉砂：
Kp＝tg2（45＋
）＝2.611，
＝1.616
黏土：
Kp＝tg2（45＋
）＝2.198，
＝1.483
（2）、有效主动土压力的计算
a、h＝4.5m时，Pa’=0
b、h＝10.7m（上）时，
Pa’=0.528×6.2×8.5－2×12×0.727＝10.38KN/m2
c、h＝10.7m（下）时，
Pa’=0.383×6.2×10－2×16×0.619＝3.94KN/m2
d、h＝17.2（上）m时，
Pa’=0.383×12.7×10－2×16×0.619＝28.83KN/m2
e、h＝17.2（下）m时，
Pa’=0.455×12.7×7－2×13.5×0.675＝22.22KN/m2
f、h＝19m时，
Pa’=0.455×14.5×7－2×13.5×0.675＝27.96KN/m2
（3）、孔隙水压力的计算
a、h＝0时，Pw=0KN/m2
b、h＝4.5m时，Pw＝45KN/m2
c、h＝10.7m时，Pw＝107KN/m2
d、h＝17.2m时，Pw＝172KN/m2
e、h＝19m时，Pw＝190KN/m2
（4）、土压力合力
a、h＝4.5m时，Pa=45KN/m2
b、h＝10.7m（上）时，Pa＝117.38KN/m2
c、h＝10.7m（下）时，Pa=110.94KN/m2
d、h＝17.2（上）m时，Pa=200.83KN/m2
e、h＝17.2（下）m时，Pa=194.22KN/m2
f、h＝19m时，Pa=218KN/m2
2、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。
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钢板桩弯矩。
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－3.5m标高时；
钢板桩受被动土压力
a、h＝5.5m时，Pp=2×12×1.376=33.02KN/m2
b、h＝10.7m时，Pp＝1.894×8.5×5.2＋2×12×1.376＝116.74KN/m2
考虑到钢板桩桩前土体摩擦作用，被动土压力给予提高，查表得，提高系数K＝1.5，则：
a、h＝5.5m时，Pp=33.02×1.5＝49.53KN/m2
b、h＝10.7m时，Pp＝116.74×1.5＝175.11KN/m2
钢板桩所受水、土压力分布图如下：
（弯矩图）（反力图）
工况二：
围堰第二道支撑加好后，向围堰内注水至围堰外水位，水下吸泥、清淤到－12.557m标高时；
钢板桩受被动土压力
a、h＝14.557m时，Pp=2×16×1.616=51.7KN/m2
b、h＝19m时，Pp＝2.611×10×4.443＋2×16×1.616＝167.72KN/m2
考虑到钢板桩桩前土体摩擦作用，被动土压力给予提高，查表得，提高系数K＝1.7，则：
a、h＝14.557m时，Pp=51.7×1.7＝87.89KN/m2
b、h＝19m时，Pp＝167.72×1.7＝285.12KN/m2
钢板桩所受水、土压力分布图如下：
（弯矩图）（反力图）
工况三：
封底砼达到设计强度后，围堰内抽水至－7.0米标高处；
（弯矩图）（反力图）
工况四：
第三道支撑加好后，围堰内抽水至－10.057米标高处。
（弯矩图）（反力图）
以各道支撑在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：
R1＝59.5KN/mR2＝482.8KN/mR3＝399.12KN/m
钢板桩在各工况下所受的最大弯矩：
Mmax＝445.1KN.m，钢板桩拟采用拉森Ⅵ型，其长度为18米，惯性矩为56700cm4/m,截面弹性模量为2700cm3/m,钢材材质为SY295。
σ=
＝
＝164.9Mpa＜0.6×295＝177Mpa，符合要求。
3、内支撑的设计计算
本工程圈梁采用组合型钢结构，第一道圈梁组合型钢如下图截面A，第二、三、四道圈梁组合型钢如下图截面B。
（截面A）（截面B）
SA＝300×16×2＋（500－32）×16＝17088mm2
SB＝400×16×2＋（500－32）×16×2＝27776mm2
对于第一道支撑，圈梁轴力N＝qr＝59.5×9.914＝589.9KN
σ＝
＝
＝34.5Mpa，符合要求。
对于第二、三道支撑，取线荷载最大的第二道支撑计算，圈梁轴力
N＝qr＝482.8×9.914＝4786.5KN
σ＝
＝
＝172.3Mpa，符合要求。
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