拉森钢板桩围堰检算书.docx
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拉森钢板桩围堰检算书
钢板桩围堰检算
1、构件特性
取钢材的弹性模量为
2.1
112
1011N/m2，
拉森W钢板桩
截面参数:
截面积
A
2
0.0242m2
截面抵抗矩
W
33
2.27103m3
单根I45a工字钢
截面参数:
截面积
A
32
10.2103m2
截面抵抗矩
Wx
1.43103m3
单根I56a工字钢
截面参数:
截面积
A
13.5103m2
截面抵抗矩
Wx
2.34103m3
2、工况分析
0.3，GE/2（1
）
惯性矩
44
I3.86104m4
截面回转半径
ix=0.282m
惯性矩
Ix3.224104m4
惯性矩
Ix6.56104m4
①工况1：
增江十年一遇洪水位，围堰外最高水位按计算，围堰第一层支撑、封底混凝土已完成，抽水至+，第二层支撑还未安装时；
②工况2：
当围堰内支撑实施结束，增江十年一遇洪水位，围堰外最高水位按计算，
围堰受到静水压力，流水冲击力和砂土的主动土压力共同作用时
3、围堰检算
工况1：
3.1.1围堰拉森W型钢板桩
最不利工况受力分析，主要荷载有：
a、静水压力，随着水深增加从上往下呈线性分布。
b、流水冲击力，设流速为2m/s，影响范围为整个水深范围
c、下层饱和砂土的主动土压力
荷载分析：
水深，流水冲击力合力作用点位于距上端水深1/3高度处，主动
土压力为一处，另加封底混凝土以下0.5m也即一
2
①集中荷载：
流水冲击力FkA?
-
2g
K取，v取2m/s,截面面积取一延米长，则
1022
F1.51.07.31-
21.93KN
10
2
②分布荷载:
从钢板桩顶端下往下处呈三角形分布
b.主动土压力
取饱和砂土容重sat18KN/m3，砂土内摩擦角30°则
P（satw）htan2（450/2）
P（1810）2.55tan2（450300/2）6.8KPa
为简化计算过程，具体如下：
荷载分布图:
弯矩图:
[11111in
IIIIjri1..
■1J
HSr<
kA
''11II11|||
11111II
Aa
OS.1
21¥
ISO.■*
31^
支座反力：
R=
剪力图:
Ra209.1KN
Mmax413KN.m
工况2
321拉森W型钢板桩围堰
最不利工况受力分析，主要荷载有:
a、静水压力，随着水深增加从上往下呈线性分布。
b、流水冲击力，设流速为2m/s，影响范围为整个水深范围。
c、下层饱和砂土的主动土压力
荷载分析：
水深，流水冲击力合力作用点位于距上端水深1/3高度处，主动
土压力为一处，另加封底混凝土以下0.5m也即一
①集中荷载：
流水冲击力
2rv
FkA-
2g
K取，v取2m/s,截面面积取一延米长，则
F1.51.0
7.31
10—21.93KN作用点距顶端7.31/32.44m处
10
②分布荷载:
a.静水压力
rh
最大线荷载值
1.0107.3173.1KN
从钢板桩顶端往下
7.5m处呈三角形分布
b.主动土压力
取饱和砂土容重
最大线荷载
为简化计算过程,
荷载分布图：
sat18KN/m3，砂土内摩擦角300则
P（satw）htan2（450/2）
P（1810）2.55tan2（450300/2）6.8KPa
P总P6.89.8610107.3KPa
F107.3KN/m
具体如下：
弯矩图:
12KN-m
IIif!
llPlr
BJU
Ra-305.7.IKS
RA55.3KNRB305.7KN
Mmax142.9KN.m
max
剪力图:
142.9KN.m
2.2710
63MPa[]145MPa，满足要求
支座反力：
R=,F^=
工况3（承台浇筑完拆除下层墩身范围内支撑，填充2.5米砂并在其上浇筑0.5米砼）321拉森W型钢板桩围堰
最不利工况受力分析，主要荷载有：
a、静水压力，随着水深增加从上往下呈线性分布。
b、流水冲击力，设流速为2m/s，影响范围为整个水深范围。
c、下层饱和砂土的主动土压力
荷载分析：
水深7.31m流水冲击力合力作用点位于距上端水深1/3高度处，
主动土压力为一9.36m处，另加封底混凝土以下0.5m也即一9.86m
2
①集中荷载：
流水冲击力FkA°-
2g
K取，v取2m/s,截面面积取一延米长，则
102
F1.51.07.3121.93KN作用点距顶端7.31/32.44m处
210
②分布荷载：
a.静水压力prh
从钢板桩顶端往下7.5m处呈三角形分布
b.主动土压力
取饱和砂土容重sat18KN/m3，砂土内摩擦角300则
P（satw）htan2（450/2）
P（1810）2.55tan2（45°30°/2）6.8KPa
P总P6.89.8610107.3KPa
最大线荷载F107.3KN/m
C、回填砂的主动土压力
Psathtan2（450/2）
200
P182.5tan（4530/2）25.8KPa
为简化计算过程，具体如下：
荷载分布图：
弯矩图：
剪力图:
RA103.1KNRB302.2KN
Mmax113.1KN.m
max
113.1KN{49.8MPa[]145MPa，满足要求
2.2710
下层围檩双拼156a工字钢
①下层长边围檩
主要荷载：
外层钢板桩传递的集中荷载与自重。
为简化计算，不考虑自重，将集中荷载转化为等效均布线荷载计算：
F305.7.1KN/m，围檩简化为六跨连续梁，每
跨跨度如下图所示。
荷载分布图：
305.7KN/m
1I1[¥打1」1I1]目'1」屮1*1農」11[1JP1
弯矩图:
剪力图:
支座反力：
R443.6KNR21203.8KNR31075.2KNR4966.6KN
R51037.9KNR61202.7KNR71343.0KNR8479.7KN
②下层短边围檩：
主要荷载：
外层钢管桩传递的集中荷载与自重。
为简化计算，不考虑自重，将集
中荷载转化为等效均布线荷载计算：
F305.7KN/m，围檩简化为三跨连续梁，每跨跨度如下图所示。
荷载分布图：
14
H1丨1
丨I-
305・7KN/m
1L1UJ丨丨」丨L
1」1」1
||
3-（5
1
2-3：
=.
3-
1
1
2
3
4
弯矩图：
Mmax361.6kN.m
剪力图:
支座反力:
R1R4449.8KN，R2R31155.1KN
上层围檩双拼145a工字钢
①上层长边围檩
主要荷载：
外层钢管桩传递的集中荷载与自重。
为简化计算，不考虑自重，将集中荷载转化为等效均布线荷载计算：
F2091KN/m,围檩简化为六跨连续梁，每
跨跨度如下图所示。
荷载分布图:
101山川比II
弯矩图:
Mmax325.1KN.m
max
325.1KN.m3113.7MPa[]145MPa满足要求
21.4310
剪力图:
支座反力：
Ri
303.4KNR2825.5KNR3735.5KNR4661.2KN
R5709.9KN
R6822.7KNR7918.6KNR8328.1KN
②上层短边围檩
主要荷载：
外层钢管桩传递的集中荷载与自重。
为简化计算，不考虑自重，将集
中荷载转化为等效均布线荷载计算：
F209.1KN/m，围檩简化为七跨连续梁，每
跨跨度如下图所示。
荷载分布图:
弯矩图:
Mmax247.3KN.m
max
247.3KN.m
21.4310
86.5MPa[]145MPa满足要求
剪力图:
支座反力：
&R4317.3KN,R2R3790.1KN
内支撑
①下层支撑：
选用2工56a,由结构的对称性，只需检算下层斜支撑C2-1,以及直撑C2-2;其中
斜撑受力可通过力的分解得出，分别检算如下
a）斜撑C2-1，长度为，所受荷载F
1203.81702.4KN
sin45
长细比：
4.193m47.1
0.089m
查路桥施工计算手册得稳定系数
10.849
斜撑C2-1轴向容许承载力：
[N]/1.40.0135*2140106N/m20.849/1.42292KN>1702.4KN满足要
求
b）直撑C2-2，长度9.38m,所受荷载F1343.0KN
长细比：
4.69m52.7
0.089m
查路桥施工计算手册得稳定系数10.813
直撑C2-2轴向容许承载力：
[N]/1.40.0135*2140106N/m20.813/1.42195KN>1343.0KN满足要
求
②上层支撑：
选用2I45a钢管，由结构的对称性，只需检算下层斜支撑C1-1,以及直撑C1-2;其中斜撑受力可通过力的分解得出，分别检算如下
0.080
查路桥施工计算手册得稳定系数0.793
斜撑C2-1轴向容许承载力：
[N]/1.40.01024*2140106N/m20.793/1.41624KN>1167.2KN满足要
求
d）直撑C1-2,长度9.6m,所受荷载F918.6KN
长细比：
空丄60
0.080m
查路桥施工计算手册得稳定系数10.772
直撑C1-2轴向容许承载力：
[N]/1.40.01024*2140106N/m20.772/1.41581.3KN>918.6KN满足要
求
4.封底混凝土厚度验算
抗浮稳定性验算
封底混凝土采用1.5m厚的C25砼，其受到水头压力差的作用，最不利水位标
高+9.31m,开挖基坑底标高-1.55m，则水头差h=11.05mo主墩承台下共有12根直
径2m桩基（2.3米的护筒），旧桥4根直径1.8米混凝土桩。
取护筒和桩基混凝土与封底混凝土简的摩阻力t=150kP&围堰内部尺寸*46.8m，12个钢护筒直径2.3m，则基底净面积是431.3m2。
水浮力：
P=yhA=10XX=；
封底砼自重：
G=23XX=；
桩基与封底砼的摩阻力：
F=tS=150XXX（12X+4X）=24586KN
钢板桩对水浮力稳定作用取下式计算的较小值：
钢板桩与封底砼的摩阻力：
F=tS=150XX287X=42361kN
钢板桩抗拔力：
F=287*75*15/100+287***2*40=61630kN
（钢板桩长度15m钢板桩数量287根，钢板桩与河床砂土摩阻力取40kPa,拉森W钢板桩单重m,钢板桩封底混凝土下入土深度3.95m。
）
J则：
kGF14879'824586423611.721.05，满足要求。
P47658.65
封底砼强度验算
主墩承台钢板桩围堰基坑底的封底砼厚度不仅需要满足围堰抗浮稳定要求，还
需满足素砼的强度要求，水下封底砼采用C25砼，fct=。
封底砼厚度考虑为1.5m,
夹泥厚度考虑为30cm现根据封底砼强度验算封底砼的入土深度。
其中M=qpL：
K=,b=1mfct=,D=30cma1=
Lj=5.9m,根据矩形围堰按周边简支支承的双向板，承受局部荷载p=。
H=1.18m
故1.18m封底砼厚度能满足砼强度要求。
综合考虑抗浮稳定性和砼强度要求，取1.5m的承台封底砼厚度能满足钢板桩围堰抽水完成后的抗浮和砼强度要求，满足承台施工需要。
5、钢板桩入土深度计算
围堰钢板桩承受封底砼向上的摩擦力，故围堰钢板桩的深度应能满足封底砼摩擦力的要求。
由上计算可知F钢板桩二，考虑钢板桩入土后单面有效承受土体摩擦力，则单根钢板桩承受荷载f二42361/287=，粗砂层极限摩阻力极限值平均为，砂土的
内摩擦角©取30°，丫=帛，丫’=KN/m3。
钢板桩入土深度H为：
H=X103/X2X40X10）=
采用15米长的钢板桩，顶面标高为+，实际入土深度为：
>（仅考虑封底砼以下的钢板桩参与双面受力）。
故的承台封底砼厚度能满足钢板桩围堰抽水完成后的抗浮稳定性，满足承台施工需要。
&结论
通过对钢板桩围堰各部件主要力学指标的分析计算可知，各项指标均能满足施工
规范要求。
复核:
计算:
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