预应力混凝土变截面连续箱梁钢围堰计算

1预应力混凝土变截面连续箱梁主墩钢板桩围堰计算XXX 特大桥主桥 28#墩水下承台，考虑左幅桩基静载试验与右幅承台浇筑同时进行，现考虑左、右幅承台进行整体钢板桩围堰施工，与原承台方案分开围堰有所区别，特编制本补充方案，与原方案共同形成水下承台安全专项方案组成部分。一、工程简介XXX 大桥主桥起止桩号为： KCC+472.5K90+692.5，长度为 220m。其中 26、29 号墩为过渡墩，处在岸上，左右分离，每幅承台下设计 6 根直径 1.5 米的钻孔桩，桩长分别为 75 米、65 米，承台尺寸为 10.36.42.5 米，墩身为矩形薄壁空心截面，截面尺寸为 8.252.5 米；主墩处于水中，左右分离，每幅承台下设计 9 根直径 2.0 米的钻孔桩，桩长为 95 米，承台尺寸为 13.613.63.5 米，墩身为矩形薄壁空心截面，截面尺寸为 8.254.0 米。主墩承台顶标高为 1.9m，底标高为-1.6，最高施工水位+1.88m，河床标高约-2.7m，拟采用钢板桩围护方案进行承台施工。钢板桩选用型拉森钢板桩；钢板桩围堰内围檩选用 488H 型截面与 C25 钢筋砼0.5*0.5m 截面，围檩内支撑及角撑选用工地现有的 530mm 钢管桩、488H 型钢、I45b工字钢及 C25 钢筋砼支撑梁 0.8*0.5m 截面，共设三层，第一层围檩及支撑位于承台顶+2.4 m 处，第二层围檩及支撑处于-0.6 m，第三层围檩及支撑位于承台底-1.85 m，其中第二层围檩及支撑只是在抽水过程中使用，第三层钢筋砼（C25）围檩及支撑施工完毕砼强度达到设计的 80%后，即可拆除第二层围檩及支撑。钢板桩底标高-9.1m，如下图所示：2第 1 道围囹及内支撑平面图第 2 道围囹及内支撑布置图3第 3 道围囹及内支撑布置图钢板桩围堰立面图4河床第一层为淤泥质粘土，根据地质资料，取其湿容重 18 KN/m3，内摩擦角 10，粘聚力取 C=9KPa。临时钢结构工程取钢材容许抗拉强度 抗剪强度;145MPaMPa85C25 混凝土容许应力b=8.5MPa二、钢板桩支护计算根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，压力坑底以下的土容重不考虑浮力影响，承台开挖主要穿越地层为淤泥质粘土。计算简图如下。根据地质报告，以淤泥质粘土为计算条件，采用土力学库伦土压力理论公式进行。主动土压力公式： 221cKttEaaa被动土压力公式： ppttp静水压力计算公式： b0H涌潮压力：近似用 2m 深的动水压力模拟，动水压力公式 gvKA2E0CKa-主动土压力系数 7.)210-5()2-5(tgtgKa5Kp-被动土压力系数 42.1)05()245(=+=tgtgKp-土内摩擦角，取 =10H-最大水深处，H=4.6mt-钢板桩入土深度 6.4 m，钢板桩与土接触范围支承条件简化为 8 个铰支座，约束条件见计算模型r-土体容重，取 r=18kN/m3-水的容重，取 10kN/m30K-围堰形状系数，取 1.33A-钢围堰阻水面积，取单位宽度钢板桩研究，涌潮作用深度 2m-流水速度，取 1.2m/svc-土体粘聚力，取 c=9KPa将上述数据带入公式计算得 2-21cKttEaaa mKN/6.70189.06497.06482 mKNcttppp /75.6042.14.12212 =104.6 1=46b0HEmKN/=1.332 =2gvKA20C0./以宽度 1m 钢板桩为单元进行计算。根据施工工序，分为 3个工况：工况一、围堰第一道支撑加好后，抽水、挖泥到-1.6m 标高时；工况二、围堰第二道支撑加好后，围堰内继续抽水、挖泥至-2.7m 时；工况三、围堰垫层砼与圈梁砼浇注并达到设计强度后，解除第二道支撑。各工况下各支撑点支撑反力及钢板桩最大弯矩计算如下：项 目工况支撑反力 R1(KN/m)支撑反力 R2(KN/m)支撑反力 R3(KN/m)钢板桩最大弯矩 Mmax （KNm）工况一 29.3 66.4工况二 20.1 111.3 32.26工况三 19.6 31.6工况一 计算模型 7工 工况一 支座反力工况一 钢板桩弯矩图8工况二 计算模型工况二 支座反力9工况二 钢板桩弯矩工况三 计算模型10工况三 支座反力工况三 钢板桩弯矩钢板桩在工况一情况下弯矩值最大，计算该工况下的钢板桩应力（钢板桩W=2042 cm ）： 3 pa14597.302405.166 MPaWM满足要求。第一层围檩在工况一下受到的反力最大，对其进行计算：11第一层围檩在工况一下计算模型组合应力12剪切应力最大应力 35.5Mpa ，满足要求。pa145M最大剪切应力 18.0Mpa ，满足要求。8经计算，位移微小，忽略不计。第二层