拉森钢板桩围堰检算书15m

1、钢板桩围堰检算1 、构件特性1011N/m2，取钢材的弹性模量为2.11.1拉森W钢板桩截面参数:截面积A0.0242m2截面抵抗矩W2.273310 3m31.2单根I 45a工字钢截面参数:截面积A10.210 3m2截面抵抗矩Wx1.4310 3 m31.3单根I 56a工字钢截面参数:截面积A13.53210 m截面抵抗矩Wx2.343310 m2、工况分析0.3，G E/2(1)惯性矩44I 3.86 10 4 m4截面回转半径ix=0.282m惯性矩I x 3.224 10 4 m4惯性矩I x 6.56 10 4m4工况 1：增江十年一遇洪水位 9.31m ，围堰外最高水位按 9

2、.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：当围堰内支撑实施结束，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 、围堰检算3.1 工况 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7.31 9.36 m处，另加封底混凝土

3、以下 0.5 m，也即9.36 9.86 m2集中荷载：流水冲击力 F kA-2gK取1.5，v取2m/s,截面面积取一延米长，则F 1.51.0 7.3110 222 1021.93KN作用点距顶端7.31/3 2.44m处分布荷载：a.静水压力最大线荷载值p rhF 1.0 10 6.24 62.4KN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sat 18KN /m3，砂土内摩擦角300则P ( sat w)htan2(450/2)P (18 10) 2.55 tan 2(450300 /2) 6.8KPa为简化计算过程，具体如下:荷载分布图：弯矩图:

4、max413KN m2.27 10 3剪力图:0413KM-mRi=2l9. KKNRA 209.1KNM max 413KN .m181.9MPa 210MPa，满足要求支座反力：RA=209.1KN3.2工况2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7.31 9.36 m处，另加封底混凝土以下 0.5 m，也即9.36 9.86 m2集中荷载：流水冲击力F kA*-2

5、gK取1.5，v取2m/s,截面面积取一延米长，则 b.主动土压力F 1.51.0 7.31102204 QQ IZH210分布荷载：作用点距顶端7.31/3 2.44m处a.静水压力最大线荷载值p rhF 1.0 10 7.31 73.1KN从钢板桩顶端往下7.5m处呈三角形分布取饱和砂土容重sat 18KN /m3，砂土内摩擦角300则P ( sat w)htan2(450P (18 10) 2.55 tan2(4530/2) 6.8KPaP 总 P 6.89.86 10107.3KPa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:弯矩图:1 2KN-iii羊R

6、.-55. 3虾max剪力图:支座反力:IT11Rn-305, 7. 1KN13Rc-l74Ra55.3KN Rb 305.7KNM max 142.9KN.m142.9KN T 63MPa 145MPa，满足要求2.27 10Ra=55.3KN , Rb=305.7KN3.2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高度处,9.86 m荷载分析：水深7.31 m ,流水

7、冲击力合力作用点位于距上端水深1/3主动土压力为7.31 9.36 m处，另加封底混凝土以下0.5 m，也即9.362集中荷载：流水冲击力F kA*-2gK取1.5，v取2m/s,截面面积取一延米长，则F 1.51.0 7.3110 222 1021.93KN作用点距顶端7.31/3 2.44m处分布荷载：a.静水压力最大线荷载值p rhF 1.0 10 7.31 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sat 18KN /m3，砂土内摩擦角300则P ( sat w)htan2(450P (18 10) 2.55 tan2(4530/2) 6.8KPaP

8、 总 P 6.89.86 10107.3KPa最大线荷载 F 107.3KN/mC、回填砂的主动土压力Psathta n2(45/2)P 18 2.5 tan2(45300 /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Ra 103.1KN Rb 302.2KNMmax 113.1KN .mmax113.1KNm 49.8MPa 145MPa，满足要求2.27 10 33.4 下层围檩双拼156a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：，围檩简化为六跨连续梁，每跨跨度如下图所示。荷载分布图

9、：305 7KN/m11111 门 1111111M111111111111UXLLLLU LLLLU ULLU UH I弯矩图:M max 113.3KN .mmax113.3KN ：84.2MPa 145MPa，满足要求2 2.34 10 3剪力图:支座反力： R 443.6KNR2 1203.8KN R3 1075.2KN R4 966.6KNR5 1037.9KN R6 1202.7KNR7 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

10、跨连续梁，每跨跨度如下图所示荷载分布图：弯矩图:M max 361.6kN.mmax339.7心.戳 77/MPa 145MPa ,满足要求2 2.34 10剪力图:支座反力：R1 R4 449.8KN , R2 R3 1155.1KN3.5上层围檩双拼I45a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 2091KN/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:Mmax 325.1KN .mmax3251 KN 3 ii3Mpa i45MPa 满足要求2 1.43 10剪力图:支座反力：R

11、303.4KNR2 825.5KN R3 735.5 KNR4 661.2 KNR5 709.9KNR6 822.7 KNR7 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：N3弯矩图:M 吋 247.3KN .mmax2 1.43 1086.5MPa 145MPa满足要求剪力图:支座反力：R1 R4317.3KN，R2 R3790.1KN3.6内支撑下层支撑：选用2工56a，由结构的对称性，只需检算下层斜支撑 C

12、2-1，以及直撑C2-2 ;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 1203.81702.4KNsin 45长细比：4193m 47.10.089m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/1.40.0135* 2 140 106 N /m2 0.849/1.42292KN 1702.4KN 满足要求b）直撑C2-2，长度9.38m，所受荷载F 1343.0KN长细比：4.69m 52.70.089m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/1.40.0135* 2 140

13、106 N /m20.813/1.42195KN 1343.0KN 满足要上层支撑: 选用2145a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825 5c）斜撑C1-1，长度为4.505m，所受荷载F一1167.4KNsin 45长细比：4.505m56.30.080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* 2 140 106 N /m2 0.793/1.41624KN 1167.2 KN满足要求d）直撑C1-2，长度9.6m，所受荷载F 918.6KN长细比：4.8m

14、600.080m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* 2 140 106 N/m20.772/1.41581.3KN 918.6KN 满足要求4.封底混凝土厚度验算4.1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t =150kPa。围堰内部尺寸,12个钢护筒直径2.3m，则基底净面积是431.3m 2。水

15、浮力：P=WA=10 X 11.05 X 431.3=47658.65kN;封底砼自重：G=23 X 1.5 X431.3=14879.8kN;桩基与封底砼的摩阻力：F= tS=150 X 1.5 X 3.14 X （ 12 X 2.3+4 X 1.8 ）=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= =150 X 0.656 X 287 X 1.5=42361kN;钢板桩抗拔力：（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76.1kg/m,钢板桩封底混凝土下入土深度 3.95m。）G F14879.

16、8 24586 42361贝U: k1.72 1.05，满足要求。P47658.654.2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，J = 1.9MPa。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=3.5KMbf+D其中 M=aeL2，K=2.65 ，b=1m，fct = 1.9MPa ， D = 30cm， a1 = 0.0791L1=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p = 93.6-1.5 X24 = 57.6KN/mH=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=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f=42361/287=147.6KN，粗砂层极限摩阻力极限值平均为40.0KPa ，砂土