拉森钢板桩围堰检算书.pdf

.-钢板桩围堰检算钢板桩围堰检算1 1、构件特性、构件特性取钢材的弹性模量为2.11011N/m2，0.3，G E/2(1)1.1 拉森钢板桩截面参数:截面积A 0.0242m2惯性矩I 3.86104m4截面抵抗矩W 2.27103m3截面回转半径ix=0.282m1.2 单根45a 工字钢截面参数:截面积A 10.2103m2惯性矩Ix 3.224104m4截面抵抗矩Wx1.43103m31.3 单根56a 工字钢截面参数:截面积A 13.5103m2惯性矩Ix 6.56104m4截面抵抗矩Wx 2.34103m32 2、工况分析、工况分析工况 1：增江十年一遇洪水位 9.31m，围堰外最高水位按 9.31m 计算，围堰第一层支撑、封底混凝土已完成，抽水至+3.07m，第二层支撑还未安装时；工况 2：当围堰支撑实施结束，增江十年一遇洪水位 9.31m，围堰外最高水位按9.31m 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 3、围堰检算、围堰检算3.13.1 工况工况 1 1：3.1.1 围堰拉森型钢板桩最不利工况受力分析，主要荷载有：-可修编-.-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，影响围为整个水深围。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 7.319.36m处，另加封底混凝土以下 0.5m，也即 9.369.86mrv2集中荷载：流水冲击力F kA2gK取 1.5，v 取 2m/s,截面面积取一延米长，则1022F 1.51.07.31 21.93KN210作用点距顶端7.31/3 2.44m处分布荷载：a.静水压力p rh最大线荷载值F 1.0106.2462.4KN从钢板桩顶端下 0.19m 往下 6.43m 处呈三角形分布b.主动土压力取饱和砂土容重sat18KN/m3，砂土摩擦角 300则P (satw)htan2(450/2)P (1810)2.55 tan2(450300/2)6.8KPa为简化计算过程，具体如下：荷载分布图：-可修编-.-弯矩图：RA 209.1KNMmax 413KN.mmax剪力图：413KN.m181.9MPa 210MPa，满足要求32.2710支座反力：RA=209.1KN3.23.2 工况工况 2 23.2.1 拉森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，影响围为整个水深围。-可修编-.-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 7.319.36m处，另加封底混凝土以下 0.5m，也即 9.369.86mrv2集中荷载：流水冲击力F kA2gK取 1.5，v 取 2m/s,截面面积取一延米长，则1022F 1.51.07.31 21.93KN作用点距顶端7.31/3 2.44m处210分布荷载：a.静水压力p rh最大线荷载值F 1.0107.31 73.1KN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sat18KN/m3，砂土摩擦角 300则P (satw)htan2(450/2)P (1810)2.55 tan2(450300/2)6.8KPaP总 P 6.89.8610 107.3KPa最大线荷载F 107.3KN/m为简化计算过程，具体如下：荷载分布图：-可修编-.-弯矩图：RA 55.3KN RB 305.7KNMmax142.9KN.mmax剪力图：142.9KN.m 63MPa 145MPa，满足要求2.27103支座反力：RA=55.3KN，RB=305.7KN3.23.2 工况工况 3(3(承台浇筑完拆除下层墩身围支撑，填充承台浇筑完拆除下层墩身围支撑，填充 2.52.5 米砂并在其上浇筑米砂并在其上浇筑 0.50.5 米砼米砼)3.2.1 拉森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，影响围为整个水深围。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，-可修编-.-主动土压力为 7.319.36m处，另加封底混凝土以下 0.5m，也即 9.369.86mrv2集中荷载：流水冲击力F kA2gK取 1.5，v 取 2m/s,截面面积取一延米长，则1022F 1.51.07.31 21.93KN作用点距顶端7.31/3 2.44m处210分布荷载：a.静水压力p rh最大线荷载值F 1.0107.31 73.1KN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sat18KN/m3，砂土摩擦角 300则P (satw)htan2(450/2)P (1810)2.55 tan2(450300/2)6.8KPaP总 P 6.89.8610 107.3KPa最大线荷载F 107.3KN/mC、回填砂的主动土压力P sathtan2(450/2)P 182.5tan2(450300/2)25.8KPa为简化计算过程，具体如下：荷载分布图：-可修编-.-弯矩图：剪力图：-可修编-.-RA103.1KN RB 302.2KNMmax113.1KN.mmax113.1KN.m 49.8MPa 145MPa，满足要求2.271033.43.4 下层围檩双拼下层围檩双拼 I56aI56a 工字钢工字钢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：F 305.7.1KN/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：弯矩图：max113.3KN.mMmax113.3KN.m 84.2MPa 145MPa322.3410，满足要求剪力图：-可修编-.-支座反力：R1443.6KNR21203.8KNR31075.2KNR4 966.6KNR5 1037.9KN R6 1202.7KN R7 1343.0KN R8 479.7KN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：F 305.7KN/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：弯矩图：max339.7KN.m 77.1MPa 145MPaMmax 361.6kN.m22.34103,满足要求-可修编-.-剪力图：支座反力：R1R4449.8KN，R2 R31155.1KN3.53.5 上层围檩双拼上层围檩双拼 I45aI45a 工字钢工字钢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：F跨跨度如下图所示。荷载分布图：209.1KN/m，围檩简化为六跨连续梁，每弯矩图：Mmax 325.1KN.mmax剪力图：325.1KN.m113.7MPa 145MPa满足要求21.43103-可修编-.-支座反力：R1303.4KNR2 825.5KNR3 735.5KNR4 661.2KNR5 709.9KN R6 822.7KN R7 918.6KN R8 328.1KN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：F 209.1KN/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：Mmax 247.3KN.mmax剪力图：247.3KN.m 86.5MPa 145MPa满足要求321.4310-可修编-.-支座反力：R1R4317.3KN，R2 R3 790.1KN3.63.6 支撑支撑下层支撑：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 4.193m，所受荷载F长细比：4.193m47.10.089m1203.81702.4KNsin45查路桥施工计算手册得稳定系数1 0.849斜撑 C2-1 轴向容许承载力：N/1.4 0.0135*2140106N/m20.849/1.4 2292KN1702.4KN满 足 要求b)直撑 C2-2，长度 9.38m，所受荷载F 1343.0KN长细比：4.69m52.70.089m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/1.4 0.0135*2140106N/m20.813/1.4 2195KN1343.0KN满足要求上层支撑：上层支撑：-可修编-.-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c)斜撑 C1-1，长度为 4.505m，所受荷载F长细比：4.505m56.30.080825.51167.4KNsin45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/1.4 0.01024*2140106N/m20.793/1.4 1624KN1167.2KN满足要求d)直撑 C1-2，长度 9.6m，所受荷载F 918.6KN长细比：4.8m600.080m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/1.4 0.01024*2140106N/m20.772/1.4 1581.3KN918.6KN满 足 要求4.4.封底混凝土厚度验算封底混凝土厚度验算4.14.1 抗浮稳定性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=11.05m。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=150kPa。围堰部尺寸 10.5*46.8m，12 个钢护筒直径2.3m，则基底净面积是 431.3m2。水浮力：P=hA=1011.05431.3=47658.65kN；-可修编-.-封底砼自重：G=231.5431.3=14879.8kN；桩基与封底砼的摩阻力：F=S=1501.53.14（122.3+41.8）=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=S=1500.6562871.5=42361kN；钢板桩抗拔力：F=287*75*15/100+287*3.95*0.656*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,拉森钢板桩单重 76.1kg/m,钢板桩封底混凝土下入土深度 3.95m。)则：k G F14879.8 24586 423611.721.05，满足要求。P47658.654.24.2 封底砼强度验算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，fct1.9MPa。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。H=3.5KM+Dbfct2其中 M=a1pL1，K=2.65，b=1m，fct1.9MPa，D30cm，a10.0791L1=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p93.6-1.52457.6KN/m。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。-可修编-.-5 5、钢板桩入土深度计算、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48785.6kN，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 f42361/287=147.6KN，粗砂层极限摩阻力极限值平均为 40.0KPa，砂土的摩擦角取 30，=18.0KN/m3，=8.0KN/m3。钢板桩入土深度 H 为：H=147.6103/(0.656240103)=2.81m采用 15 米长的钢板桩，顶面标高为+9.5m，实际入土深度为：15-9.5-1.55=3.95m2.81m（仅考虑封底砼以下的钢板桩参与双面受力）。故 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稳定性，满足承台施工需要。6 6、结论、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要求。计算：复核：-可修编-