桥梁水中基础钢板桩计算书

1、 某大桥钢板桩围堰计算书一、 基本资料1、 工程概况某大桥912#墩位于水中，1315#墩位于岸边。912#墩承台底在枯水位以下6.77.6m，1315#墩承台底位于枯水期稳定水位以下3.86.3m，承台拟采用钢板桩围堰施工。11墩位地质情况915#墩位地质主要为卵石层、强风化泥岩与砂岩互层层，墩位处地质各层标高如下表:地层墩台号9101112131415水深321.22.2卵石层5.28.737.4611.66109.76.9强风泥岩与砂岩互层8.876.41111.241414.918.11.2水文枯水期水位高程为853m，设计水位为855m ，水流流速12m/s，最大流速3m/s。2、

2、土体参数岩土名称饱和容重(KN/m3)浮容重(KN/m3)内摩擦力(°)黏聚力C(kpa)卵石2111.19350强风化砂岩2217.13040强风化泥岩2220103、 材料特性型号规格截面面积单重惯性距截面抗弯矩宽高厚单根单根每米宽每米宽每米宽mmmmmmCm2Kg/mKg/mCm4Cm3Sp-(L)40017015.596.9976.11903860022704、 计算公式4.1静水压力公式q=h4.2流水压力作用在钢板桩围堰的流水压力，根据公路桥涵设计通用规范JTG D600-2004(4.3.8)公式计算：P=kAv2/2g水的容重，取值10KN/m3v设计流速，取值3m/

3、sA阻水面积m2G重力加速度，取值9.81 m/s2K桥墩形状系数，钢板桩围堰为矩形K取值1.3 桥墩形状系数4.3土压力根据朗金土压力公式：主动土压力：Pa=Kah-2c(Ka)1/2被动土压力：Pp= Pa=Kph+2c(Kp)1/2计算土压力的点至地面的距离基坑外侧土的的重度主动土压力系数，为基坑外加权平均摩擦角被动土压力系数，为基坑内加权平均摩擦角基坑内固块黏聚力=0.27，=3.694.4围堰坑底涌砂隆起验算根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）4.2.4条，支撑式支挡结构，其嵌固深度应满足坑底隆起稳定性要求，抗隆起稳定性可按下列公式计算：m2DNQ+cNc/(m1(h+

4、D)+q0)KheNQ=tg2(45+/2)etanNc=( NQ-1)/tanKhe抗隆起安全系数；安全等级按一级考虑，取值1.8m1基坑外挡墙构件底面以上土的重度m2基坑内挡土构件底面以上土的重度D基坑底面至挡土构件底面的土层厚度H基坑深度q地面以上均布荷载c挡土构件地面以下土的黏聚力挡土构件地面以下土的内摩擦角二、 计算依据及计算方法1、计算方法采用容许应力法，钢板桩设计为固定支承和自由支承两种，桩体按照竖向连续梁法计算。2、计算依据(1) 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)(2) 钢板桩工程手册（欧领特编）人民交通出版社(3) 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012

5、）(4) 路桥施工计算手则三、计算选取对象钢板桩围堰采用封底与不封底两种方案施工承台，钢板桩插打至强风化砂岩或泥岩中最小锚固深度。根据915#墩地质柱状图地质情况、河床标高、承台标高及钢板桩插入度的不同，以最大开挖深度9#墩承台与卵石层最大厚度12#墩计算。9#墩承台钢板桩插打深度满足坑底隆起要求控制，12#墩承台以钢板桩在吸泥到封底混凝土底工况满足固端支撑最小锚固深度要求控制。9#、12#墩承台墩号河床标高(m)卵石层底标高(m)强风化砂岩底标高(m)承台底标高(m)9850845.08836.21845.01412850.8839.14827.9845.87四、9#墩计算1、围堰坑底隆起验

6、算根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）4.2.4条，支撑式支挡结构，其嵌固深度应满足坑底隆起稳定性要求，抗隆起稳定性可按下列公式计算：m2DNQ+cNc/(m1(h+D)+q0)KheNQ=tg2(45+/2)etanNc=( NQ-1)/tan9#墩钢板桩插到强风化泥岩与砂岩互层顶面以下1m，基坑开挖深度按5m计，钢板桩入土深度1.5m。施工水位855m，基坑采取抽干水施工承台，取水头差10m，则q0=10×9.81=981KN/m2。容重取、内摩擦角强风化砂岩与强风化泥岩平均值：容重22KN/ m3，内摩擦角25°，黏聚力取泥岩黏聚力10Kpa，卵石土浮容

7、重11.19KN/ m3。代入以上各项数据有：Nq=tg2(45+/2)*etan= tg2(45+25/2)*e tan25=10.66Nc=( NQ-1)tan=(10.66-1)/tan25°=22.86m2DNQ+cNc/(m1(h+D)+q0)=(22×1×10.66+10×22.86)/(11.19×（5+1）+98.1)=2.8>1.8经计算钢板桩满足坑底隆起稳定性要求。图1 钢板桩围堰布置图3、计算工况钢板桩围堰采用无封底施工，钢板桩桩底按自由支撑设计。工况一：第一层内支撑下放完毕，抽水至河床标高 。图2 工况一示意图工况

8、二：安装第二层内撑后，开挖至第三层内撑以下0.5m。图3 工况二示意图工况三：第临时内支撑安装后，开挖至第三层内撑以下3.5m处。图4 工况三示意图4、钢板桩计算围堰结构计算分为迎河面、顺水面及河流方向斜交面对围檩的作用力。迎水面：4.1工况一计算4.1.1流水压力计算根据计算公式5.2流水压力计算公式得：P=kAv2/2g=1.3×5×1×9.81×32/2/9.81=29.25 KN4.1.2静水压力河床处钢板桩外侧静水压力：P外=h=9.81KN/m3×5m=49.05 kpa 4.1.3土压力计算钢板桩位于卵石层中，卵石层内摩擦角为=3

9、5°，根据主动和被动土压力系数计算公式得：卵石层中主动和被动土压力系数为：=0.27，=3.69强风化砂岩与泥岩互层中主动和被动土压力系数为：内摩擦角、黏聚力取强风化砂岩与强风化泥岩平均值：=tan2(45°-25°/2)=0.406= tan2(45°+25°/2)=2.464卵石层底部钢板桩主动土压力：Pa= Kah-2c(Ka)1/2+whw=0.27×11.19×5+10×9.81=113.21kpa强风化砂岩泥岩互层主动与被动土压力按水土合算。钢板桩主动土压力：强风化层顶面：Pa=Kah-2c(Ka)1/

10、2 =(5m×21+5m×9.81)×0.406-2×10×0.406=49.8kpa钢板桩底面：Pa=Kah-2c(Ka)1/2 =(5m×21KN/m3+1m×22 KN/m3+5m×9.81)×0.406-2×10 kpa×0.406=58.7kpa钢板桩被动土压力：卵石土底面：Pp=Kah+2c(Ka)1/2+whw =5×11.19×3.69+2×0×3.69+5×9.81=255.51kpa强风化层顶面：Pp=Kah+2c(

11、Ka)1/2 =5×21×2.464+2×10×2.464=290.1kpa钢板桩底：Pp= Pa=Kph+2c(Kp)1/2=（5×21+1×22）×2.464+2×10×2.464=344.32kpa3.1.4主动、被动土压力平衡临界点图5 钢板桩围堰工况一受力图该工况中，由于钢板桩入土深度大，对钢板桩约束大，可以认为桩端固定支撑，当被动土压力与主动土压力相等时，设距离河床下距离为y,49.05+(113.2-49.05)/5×y=255.51/5×y 解得：y=1.28m4.2工

12、况二工况二时，安装第二层内撑后，承台吸泥至第三层内撑以下0.5m处。钢板桩外侧主动土压力与工况一相同，本工况仅计算钢板桩内侧被动土压力。4.2.1被动土压力计算钢板桩内侧被动土压力采用水土分算法：卵石层底面：Pa= Kah-2c(Ka)1/2+whw=3.69×11.19×2.2-2×0×0.271/2+9.81×2.2=112.42kpa强风化层顶面：Pp=Kah+2c(Ka)1/2=2.464×21×2.2+2×10×2.464=145.23kpa钢板桩底：Pp= Pa=Kph+2c(Kp)1/2=（

13、2.2×21+1×22）×2.464+2×10×2.464=199.44kpa图6 钢板桩围堰工况二受力图4.3工况三工况三安装第三层内撑后，开挖至承台底处。工况三钢板桩外侧主动土压力与工况一相同。只计算钢板状内侧被动土压力，作出钢板桩土压力受力图。4.3.1钢板桩内侧被动土压力强风化层顶面：Pp=Kah+2c(Ka)1/2+whw =2.464×22×0+2×10×2.464=31.39kpa钢板桩底端：Pp=Kah+2c(Ka)1/2+whw =2.464×22×1+2×

14、10×2.464=85.6kpa图7 钢板桩围堰工况三受力图5、迎水面计算各支撑点的反力、钢板桩弯矩5.1各工况荷载(1)工况一图8 工况一受力图(2)工况二图9 工况二受力图 (3)工况三图10 工况三受力图 5.2各工况支点反力图（1）工况一图11 工况一反力图（2）工况二图12 工况二反力图（3）工况三图13 工况三反力图5.3各工况弯矩图(1)工况一图14 工况一弯矩图 (2)工况二图15 工况二弯矩图(3)工况三图16 工况三弯矩图5.4各工况剪力(1) 工况一图17 工况一剪力图 (2)工况二图18 工况二剪力图 (3)工况三图19 工况三剪力图迎水面围堰侧各工况围檩下及

15、钢板桩受力统计表工况围檩受力（KN/m）钢板桩最大剪力(KN)钢板桩最大弯矩（KN.m）第一层第二层第三层第四层临时工况一111.9103.6128.8工况二38277.80195.8256.1工况三77.9-4.5479.90254.6353.25.5钢板桩应力计算通过以上五种工况计算，钢板桩最大剪力254.6KN，最大弯矩353.2KN.m，则钢板桩的应力为：=M/W=353.2KN.m/2270 Cm3=353.2×106/2270×103=155.6Mpa<=210 Mpa=254.6KN/(96.99/0.4) Cm2=254.6×103/242.

16、5×102=10.51Mpa<=120 Mpa5.6钢板桩锚固深度验算根据工矿况一反弯点反力为80.9KN，设工况一弯矩为零点位于反弯点以下距离为x,根据反弯点反力与被动土压力建立弯距平衡方程：80.9x=(3.69-0.27)×11.19×x×x/2×x/3解得：x=3.56m锚固长度位于钢板桩入土深度范围内，工况一假定钢板桩为固端支撑设计合理。6、顺水面计算钢板桩围堰所受主动土压力与 被动土压力未变化，只是顺水面无流水压力作用，根据迎水面主动土压力与 被动土压力作受力计算。6.1各工况荷载（1）工况一图20 工况一受力图（2）工况二图

17、21 工况二受力图（3）工况三图22 工况三受力图6.2各工况反力图(1)工况一图23 工况一反力图（2）工况二图24 工况二反力图(3)工况三图25 工况三反力图6.3各工况弯矩（1）工况一图25 工况一弯矩图（2）工况二图26 工况二弯矩图(3)工况三图27 工况三弯矩图6.3 各工况剪力图（1）工况一图28 工况一剪力图(2)工况二图29 工况二剪力图(3)工况三图30 工况三剪力图顺水面侧围堰各工况围檩下及钢板桩受力统计表工况围檩受力（KN/m）钢板桩最大剪力(KN)钢板桩最大弯矩（KN.m）第一层第二层第三层第四层临时工况一84.678.8123.6工况二12.3274.10195.

18、8256.1工况三53-9.9480.70254.6353.26.4钢板桩应力计算通过以上五种工况计算，钢板桩顺水面最大弯矩、剪力均小于迎水面的最大弯矩、剪力值，此处不再计算。7、围堰与河流斜交计算围堰与河流斜交按45度考虑，根据力的分配求出作用在围堰上的流水压力。F=P流·sin45°=29.25·sin45°=20.7KN钢板桩围堰受的主动土压力与被动土压力各工况不变的，根据前面计算的数据作围堰的受力计算。7.1各工况荷载（1）工况一图31 工况一受力图（2）工况二图32 工况二受力图（3）工况三图33 工况三受力图7.2各工况反力图(1)工况一图3

19、4 工况一反力图（2）工况二图35 工况二反力图(3)工况三图36 工况三反力图7.3各工况弯矩（1）工况一图37 工况一弯矩图（2）工况二图38 工况二弯矩图(3)工况三图39 工况三弯矩图7.4 各工况剪力图（1）工况一图37 工况一剪力图(2)工况二图41 工况二剪力图(3)工况三图42 工况三剪力图流水面斜交各工况围檩下及钢板桩受力统计表工况围檩受力（KN/m）钢板桩最大剪力(KN)钢板桩最大弯矩（KN.m）第一层第二层第三层第四层临时工况一97.188.8106.9工况二30.5276.70195.8254.3工况三70.6-6.1480.20254.6353.27.5钢板桩应力计算

20、通过以上五种工况计算，钢板桩顺水面最大弯矩、剪力均小于迎水面的最大弯矩、剪力值，此处不再计算。8、围檩计算8.1第一层围檩受力计算 (1)顺桥向一侧受为迎水面作用。图43 最大荷载布置图图44 轴力图图45 剪力图图46 弯矩图图47 位移图 (2)流水方向与围堰斜交，围堰顺桥侧与横桥侧各有一面受流水压力作用。图48 最大荷载布置图图49 轴力图图50 剪力图图51 弯矩图图52 位移图第一层围檩材料及受力最大值如下表： 杆件名称规格截面面积(cm2)长度(m)截面抗弯矩(cm3)轴力(KN)最大弯矩(KN.m)最大剪力(KN)位移（mm）短斜杆630×10194.7784.3756

21、6长斜杆630×10194.77811.32752.5横桥横撑630×10194.7784.220顺桥横撑630×10194.77820.48484.13.9围檩2I56b293.1648931208.5391.4285.410.4630×10钢管截面惯性矩：I=93615.534cm4，惯性矩i=(I/A)=21.923cm。短斜杆柔度：=l/i=1×437/21.923=19.93长斜杆柔度：=l/i=1×1132/21.923=51.64横桥横撑柔度：=l/i=1×2048/21.923=93.42查材料的折减系数，计

22、算短杆、长杆、横桥横撑折减系数分别为：0.981、0.911、0.687，分别验算各杆件稳定性：短斜杆容许轴力：P=A=0.981×194.778×102×140=2675.1KN>566KN满足稳定性要求。长斜杆容许轴力：P=A=0.911×194.778×102×140=2484.2KN>752.5KN满足稳定性要求。顺桥横撑容许轴力：P=A=0.687×194.778×102×140=1873.4KN>484.1KN满足稳定性要求。 围檩2I63b工资钢验算：弯曲应力：=M/W+

23、P/A =391.4×106/(4893×103)+ 1208.5×103/(293.16×102)=121.2Mpa<1.25=145×1.25=181.25Mpa(临时性结构时钢材容许应力提高系数可取1.25倍)满足规范要求。满足规范要求。工字钢剪应力：=Q/hd=285.4×103/(2×560×14.5)=17.6Mpa<=85Mpa满足要求。8.2第二层围檩(1) 顺桥向一侧受为迎水面作用。图53 最大荷载布置图图54 轴力图图55 剪力图图56 弯矩图图57 位移图(2) 流水方向与围堰斜交

24、，围堰顺桥侧与横桥侧各有一面受流水压力作用。图58 最大荷载布置图图59 轴力图图60 剪力图图61 弯矩图图62 位移图第二层围檩材料及受力如下表： 杆件名称规格截面面积(cm2)长度(m)截面抗弯矩(cm3)轴力(KN)最大弯矩(KN.m)最大剪力(KN)位移（mm）短斜杆630×10194.7784.371658.3长斜杆630×10194.77811.321832.9横桥横撑630×10194.7784.220顺桥横撑630×10194.77820.481456.54.5围檩3I56b439.747339.53009.8660.7729.616.

25、5630×10钢管截面惯性矩：I=93615.534cm4，惯性矩i=(I/A)=21.923cm。短斜杆柔度：=l/i=1×437/21.923=19.93长斜杆柔度：=l/i=1×1132/21.923=51.64横桥横撑柔度：=l/i=1×2048/21.923=93.42查材料的折减系数，计算短杆、长杆、横桥横撑折减系数分别为：0.981、0.911、0.687，分别验算各杆件稳定性：短斜杆容许轴力：P=A=0.981×194.778×102×140=2675.1KN>1658.3KN满足稳定性要求。长斜杆容许

26、轴力：P=A=0.911×194.778×102×140=2484.2KN>1832.9KN满足稳定性要求。顺桥横撑容许轴力：P=A=0.687×194.778×102×140=1873.4KN>1456.5KN满足稳定性要求。 围檩3I56b工资钢验算：弯曲应力：=M/W+ P/A =660.7×106/(7339.5×103)+ 3010×103/(439.74×102)=158.5Mpa<1.25=145×1.25=181.25Mpa(临时性结构时钢材容许应力提

27、高系数可取1.25倍)满足规范要求。满足规范要求。工字钢剪应力：=Q/hd=729.6×103/(3×560×14.5)=30Mpa<=85Mpa满足要求。8.3第三层围檩(1) 围堰顺桥向一侧受为迎水面作用。图63 最大荷载布置图图64 轴力图图65 剪力图图66 弯矩图图67 位移图（2）流水方向与围堰斜交，围堰顺桥侧与横桥侧各有一面受流水压力作用。图68 最大荷载布置图图69 轴力图图70 剪力图图71 弯矩图图72 位移图第三层围檩材料及受力如下表：杆件名称规格截面面积(cm2)长度(m)截面抗弯矩(cm3)轴力(KN)最大弯矩(KN.m)最大剪力(

28、KN)位移(mm)短斜杆720×12266914.372996.4长斜杆720×122669111.322387.9横桥横撑630×10194.7784.221054.5顺桥横撑720×122669120.482338.36.5围檩4I56b586.3297864695.2915.51250.311.8720×12钢管截面惯性矩：I=167288.331cm4，惯性矩i=(I/A)=25.035cm。630×10钢管截面惯性矩：I=93615.534cm4，惯性矩i=(I/A)=21.923cm。短斜杆柔度：=l/i=1×4

29、37/25.035=17.46长斜杆柔度：=l/i=1×1132/25.035=45.22顺桥横撑柔度：=l/i=1×2048/25.035=81.8横桥横撑柔度：=l/i=1×1129/21.923=51.5查材料的折减系数，计算短杆、长杆、顺桥横撑、横桥横撑折减系数分别为：0.986、0.928、0.771、0.91，分别验算各杆件稳定性：短斜杆容许轴力：P=A=0.986×266.91×102×140=3684.4KN2996.4KN满足稳定性要求。长斜杆容许轴力：P=A=0.928×266.91×102&#

30、215;140=3467.7KN>2387.9KN满足稳定性要求。顺桥横撑容许轴力：P=A=0.771×266.91×102×140=2881KN>2338.3KN满足稳定性要求。横桥横杆容许轴力：P=A=0.91×194.778×102×140=2481.5KN>1054.5KN满足稳定性要求。 围檩4I56b工资钢验算：在横桥向围檩与顺桥向内撑相交位置出现弯矩最大915.5KN.m，轴力4659.2KN；顺桥向围檩与横桥向内撑相交位置出现最大轴力4695.2KN，弯矩为847.6KN.m；两斜撑间围囹最大弯矩为8

31、47.3KN.m，轴力3006.9KN。横桥向围檩弯曲应力：=M/W+ P/A =915.5×106/(9786×103)+ 4659.2×103/(586.32×102)=173Mpa<1.25=145×1.25=181.25Mpa(临时性结构时钢材容许应力提高系数可取1.25倍)满足规范要求。顺桥向围檩弯曲应力：=M/W+ P/A =563.5×106/(9786×103)+ 4695.2×103/(586.32×102)=137.7Mpa<1.25=145×1.25=181.2

32、5Mpa(临时性结构时钢材容许应力提高系数可取1.25倍)满足规范要求。斜撑间围檩弯曲应力：=M/W+ P/A =847.3×106/(9786×103)+ 3006.9×103/(586.32×102)=137.9Mpa<1.25=145×1.25=181.25Mpa(临时性结构时钢材容许应力提高系数可取1.25倍)满足规范要求。工字钢剪应力：=Q/hd=1250.3×103/(4×560×14.5)=38.5Mpa<=85Mpa满足要求。 五、12#墩计算1、封底混凝土计算1.1封底混凝土厚度计算钢

33、板桩插入深度为透水层时，考虑在承台底部浇注封底混凝土止水。封底砼的自重及砼与钢护筒之间的握裹力之和抵抗封底混凝土的浮力。施工期间最高洪水位距承台底的高差为9.13m，取值9.5m，假定封底混凝土厚度为Xm，则封底混凝土承受的浮力为：F浮=gA=9.81×(9.5+X)×32.85×21.6=66127.44+6960.78x封底砼重：G=(32.85×21.6-×1.12×24)×24×X=14839.9X钢护筒与封底砼之间的握裹力，根据以往经验及参考资料，钢护筒与封底混凝土之间的握裹力系数取200kpa（200K

34、N/m2）。F握=24××2.2×X×200=33175.2x封底混凝土最小厚度足以使自重及砼加钢护筒之间的握裹力之和与封底混凝土的浮力代数和为零达到平衡。即F浮=Gz+ F握66127.44+6960.78x-33175.2x-14839.9X=0 X=1.61m考虑一定的安全系数，封底混凝土厚度取值1.8m。1.2封底混凝土应力计算在最大抽水状态，还必须验算封底混凝土的强度。检算时可取桩护筒间的单位宽度的混凝土梁，偏于安全地简化为简支梁计算，根据桩位的布置，简支梁的跨度为6.25米，梁高为1.8米，作用的荷载大小为10.93×9.81=10

35、7.22KN/m的均布荷载，则跨中最大弯矩为：M=ql2/8=107.22×6.252/8=523.55KN.mW=bh2/6=1×1.82/6=0.54m3所以混凝土中的拉应力为：=M/W=523.55×106/0.54×109=0.97Mpa若采用C40混凝土封底，在强度充分发展的情况下其抗拉容许应力为：2.4MPa(公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范2004)，但要考虑封底混凝土的抗拉容许应力会降低很多，在适当保证超过封底混凝土质量的情况下，认为封底混凝土是安全的。2、围堰内撑布置钢板桩围堰采用封底混凝土施工，封底混凝土厚度1.8m，为了保证基坑

36、吸泥至封底混凝土底标高时，钢板桩在土体锚固长度最短，减少钢板桩主动土压力和被动土压力差值,考虑在洗泥时在钢板桩围堰内侧注水来平衡内外高程。图73 内支撑布置图3、计算工况工况一：第一层内支撑安装完毕，围堰内外水位相等后，吸泥至封底混凝土底标高处。图74 工况一工况二：基坑封底混凝土浇注后，抽水至第2层内支撑以下0.5m处。图75 工况二工况三：第2层内撑安装完毕，抽水至第3层内支撑以下0.5m处。图76 工况三工况四：安装第三层内撑后，抽水至封底混凝土顶面时。图77 工况四4、钢板桩计算围堰结构计算同9#墩围堰计算相似，分为迎河面、顺水面及河流方向斜交对围堰钢板桩的作用力。迎水面：4.1工况一

37、计算4.1.1流水压力计算根据计算公式5.2流水压力计算公式得：P=kAv2/2g=1.3×4.2×1×10×32/2/9.81=25 KN4.1.2静水压力河床处钢板桩外侧静水压力：P外=h=9.81×4.2=41.2 kpa封底混凝土底面钢板桩内侧静水压力：P内=h=9.81×10.93=107.22kpa4.1.3土压力计算钢板桩位于卵石层中，卵石层内摩擦角为=35°，根据主动和被动土压力系数计算公式得：=0.27，=3.69钢板桩围堰内外水位高程相等，钢板桩外侧主动、被动土压力采用水土分算时，内外静水压力相互抵消，仅

38、计算钢板桩受到净主动、被动土压力。钢板桩底部净主动土压力：Pa= Kah-2c(Ka)1/2=0.27×10.8m×（21-9.81）-2×0×0.271/2=32.63kpa钢板桩底部净被动土压力：Pa= Kph-2c(Ka)1/2=3.69×4.07×（21-9.81）-2×0×0.271/2=168.1 kpa封底混凝土基坑底部钢板桩主动土压力：Pa= Kah-2c(Ka)1/2+whw=0.27×11.19×6.73-2×0×0.271/2=20.33kpa2.1.4

39、主动、被动土压力平衡临界点图78 钢板桩围堰工况一受力图该工况中，由于钢板桩入土深度大，对钢板桩约束大，可以认为桩端固定支撑，假定弯距图上反弯点的位置在被动土压力与主动土压力相等时，设距离河床下距离为y,32.63/10.8×y=168.01/4.07×(y-6.73) y=7.26m4.2工况二工况二时封底混凝土浇注完成，封底混凝土作为钢板桩底部内支撑，将封底混凝土顶面当着支撑点。4.2.1封底混凝土顶面主动土压力Pa= Kah-2c(Ka)1/2+whw=0.27×11.19×(850.8-845.87) -2×0×0.271/2

40、+9.81×(855-845.87)=104.46kpa2.2.2钢板桩内侧水压力P=whw=9.81×(850.87-845.87)=49.05kpa图79 钢板桩围堰工况二受力图4.3工况三工况三与工况二钢板桩外侧主动土压力相同，内侧抽水至第三层内撑以下0.5m，钢板状内侧水压力变化。下面只计算钢板状内侧水压力，作出钢板桩土压力受力图。2.3.1封底混凝土顶水压力P=whw=9.81×2.2=21.58kpa图80 钢板桩围堰工况三受力图4.4工况四工况四与工况二、工况三钢板桩外侧主动土压力相同，内侧抽水至封底混凝土顶面，钢板桩内侧无水压力。图81 钢板桩围堰

41、工况四受力图4.5计算各支撑点的反力、钢板桩弯矩4.5.1迎水面各工况荷载(1)工况一图82 工况一受力图(2)工况二图83 工况二受力图 (3)工况三图84 工况四受力图 (4)工况四图85工况四受力图4.5.2迎水面各工况支点反力图（1）工况一图86 工况一反力图（2）工况二图87 工况二反力图（3）工况三图88 工况三反力图（4）工况四图89 工况四反力图4.5.3迎水面各工况弯矩图(1)工况一图90 工况一弯矩图(2)工况二图91 工况二弯矩图(3)工况三图92 工况三弯矩图 (4)工况四图93 工况四弯矩图4.5.4迎水面各工况剪力(1) 工况一图94 工况一剪力图 (2)工况二图9

42、5 工况二剪力图 (3)工况三图96 工况三剪力图 (4)工况四图97 工况四剪力图迎水面各工况下围檩及钢板桩受力统计表工况围檩受力(KN/m)钢板桩剪力(KN)钢板桩弯矩（KN.m）第一层第二层第三层第四层工况一43.655.281.7工况二165.2182.8322.4工况三-15.6291.3186.1181.1工况四49.191.9225.2130.956.94.5.5钢板桩应力计算通过以上四种工况计算，钢板桩最大剪力186.1KN，最大弯矩322.4KN.m，则钢板桩的应力为：=M/W=322.4KN.m/2270 Cm3=322.4×106/2270×103=1

43、42Mpa<=210 Mpa=186.1KN/(96.99/0.4) Cm2=237.7×103/242.5×102=9.8 Mpa<=120 Mpa4.5.6钢板桩锚固深度假定钢板桩锚固点位于反弯点以下距离为y，根据工矿况一反弯点反力为54KN，钢板桩锚固点弯矩等于0建立平衡方程。55.2y=（3.69-0.27）×11.19×y×y/2×y/3 解得：y=2.94m为了修正简化方法的误差，将基底以下钢板桩长增加20%作为安全锚固长度，则钢板桩需要的锚固长度为：1.2×(0.53+2.94)=4.16m钢板桩设

44、计插打至基底4.07m，锚固长度小于计算长度4.16m，由于此时为浇筑封底混凝土前的锚固长度，封底砼浇筑后锚固长大于4.16m钢板桩安全。5.顺水面钢板桩计算钢板桩围堰所受主动土压力与 被动土压力未变化，只是顺水面无流水压力作用，根据迎水面主动土压力与 被动土压力作受力计算。5.1各工况荷载（1）工况一图98 工况一受力图（2）工况二图99 工况二受力图（3）工况三图100 工况三受力图（4）工况四图101 工况四受力图5.2各工况反力（1）工况一图102 工况一反图（2）工况二图103 工况二反力图（3）工况三图104 工况三反力图（4）工况四图105 工况四反力图5.3各工况弯矩（1）工况

45、一图106 工况一弯矩图（2）工况二图107 工况二弯矩图（3）工况三图108 工况三弯矩图（4）工况四图109 工况四弯矩图5.4各工况剪力（1）工况一图110 工况一剪力图（2）工况二图110 工况二剪力图（3）工况三图111 工况三剪力图（4）工况四图112 工况三剪力图顺水面各工况下围檩及钢板桩受力统计表工况围檩受力(KN/m)钢板桩剪力(KN)钢板桩弯矩（KN.m）第一层第二层第三层第四层工况一18.954.999工况二140.5182.4321.2工况三-39.3290186.1181.3工况四25.490.4225.5131576、围堰与河流斜交计算围堰与河流斜交按45度考虑，根

46、据力的分配求出作用在围堰上的流水压力。F=P流·sin45°=25·sin45°=17.7KN钢板桩围堰受的主动土压力与被动土压力各工况不变的，根据前面计算的数据作围堰的受力计算。6.1各工况荷载（1）工况一图113 工况一受力图（2）工况二图114 工况二受力图（3）工况三图115 工况三受力图（4）工况四图116 工况四受力图6.2各工况反力（1）工况一图117 工况一反力图（2）工况二图118 工况二反力图（3）工况三图119 工况三反力图（4）工况四图120 工况四反力图6.3各工况弯矩（1）工况一图121 工况一弯矩图（2）工况二图122 工况

47、二弯矩图（3）工况三图123 工况三弯矩图（4）工况四图124 工况四弯矩图6.4各工况剪力（1）工况一图125 工况一剪力图（2）工况二图126 工况二剪力图（3）工况三图127 工况三剪力图（4）工况四图128 工况四剪力图河流与围堰斜交各工况下围檩及钢板桩受力统计表工况围檩受力(KN/m)钢板桩剪力(KN)钢板桩弯矩（KN.m）第一层第二层第三层第四层工况一36.454.999.7工况二158182.7322.1工况三-22.5291186.1181.2工况四42.191.5225.3130.956.96.5钢板桩应力计算通过以上四种工况计算，钢板桩顺水面最大弯矩、剪力均小于迎水面的最大

48、弯矩、剪力值，此处不再计算。7、第一层围檩受力计算7.1 迎水面第一层围檩（1）第一层围檩荷载图129 最大荷载布置图图130 轴力图图131 剪力图图132 弯矩图图133 位移图（2）围堰与河流斜角图134 最大荷载布置图图135 轴力图图136 剪力图图137 弯矩图图138 位移图第一层围檩材料及受力如下表： 杆件名称规格截面面积(cm2)长度(m)截面抗弯矩(cm3)轴力(KN)最大弯矩(KN.m)最大剪力(KN)位移（mm）短斜杆630×10194.7784.37900.8长斜杆630×10194.77811.321199.9横桥横撑630×10194

49、.7784.220顺桥横撑630×10194.77820.48803.611围檩3I56b439.747339.51789.7525.8430.216.5630×10钢管截面惯性矩：I=93615.534cm4，惯性矩i=(I/A)=21.923cm。短斜杆柔度：=l/i=1×437/21.923=19.93长斜杆柔度：=l/i=1×1132/21.923=51.64横桥横撑柔度：=l/i=1×2048/21.923=93.42查材料的折减系数，计算短杆、长杆、横桥横撑折减系数分别为：0.981、0.911、0.687，分别验算各杆件稳定性：短

50、斜杆容许轴力：P=A=0.981×194.778×102×140=2675.1KN>900.8KN满足稳定性要求。长斜杆容许轴力：P=A=0.911×194.778×102×140=2484.2KN>1199.9KN满足稳定性要求。顺桥横撑容许轴力：P=A=0.687×194.778×102×140=1873.4KN>803.6KN满足稳定性要求。 围檩3I56b工资钢验算：弯曲应力：=M/W+ P/A =525.8×106/(7339.5×103)+ 1789.7&

51、#215;103/(439.74×102)=112.3Mpa<1.25=145×1.25=181.25Mpa(临时性结构时钢材容许应力提高系数可取1.25倍)满足规范要求。满足规范要求。工字钢剪应力：=Q/hd=430.2×103/(3×560×14.5)=17.7Mpa<=85Mpa满足要求。 7.2第二层围檩（1）围堰顺桥向面与河流迎水图139 最大荷载布置图图140 轴力图图141 剪力图图142 弯矩图 图143 位移图（2）斜交围堰图144 荷载图图145 轴力图图146 剪力图图147 弯矩图图148 位移图第二层围檩材料及受力如下表： 杆件名称规格截面面积(cm2)长度(m)截面抗弯矩(cm3)轴力(KN)最大弯矩(KN.m)最大剪力(KN)位移（mm）短斜杆630×10194.7784.371749.5长斜杆630×10194.77811.321905.4横桥横撑630×10194.7784.220顺桥横撑630×10194.77820.481533.94.5围檩3I56b439.747339.53157.3681.2766.416.5630×10钢