三汊河围堰计算单

围堰计算单一、结构尺寸的拟定二、封底砼的厚度三、沉降计算五、结构计算本计算单为双壁钢围堰的初步设计，具体步骤如下:一、结构尺寸的拟定：1•竖向：施工水位：+4.5设计高潮位：+5.23综合拟定：围堰顶标高：+5.0承台底标高：-9.0假定封底砼的厚度为5.0m,则：围堰底标高：-14.0故围堰的总高度为：5.0+14.0=19.0水平向：承台对角线：iV12.42+7.62=14.54m考虑施工时打入桩偏差0.06m,则：围堰内径为:14.54+0.06=14.6m取15.0m)假设内外径差0.8m,则：围堰外径为：15.0+0.8x2=16.6m围堰分节：考虑围堰的制造、安装，初步分节为：第一节:6.0m第二节：6.0m第三节：7.0m具体情况见下图：二、封底砼的计算：围堰水下封底后，施工抽水时，封底砼需承受基底的向上浮力,初拟封底砼标号为200#，其容重Y=2.3t/m2，厚度为5m。砼q=Yh一Yh水水砼砼=1.0x18.5-2.4x5=6.5t/m2.按周边支承的双向板计算：Lx/Ly=470/1040Q0.5Mx=0.0965qlx2=0.0965x6.5x4.72=13.86t•mMy=0.0174qlx2=0.0174x7.0x4.72=2.5t-m附加砼侧向变形系数:u=1/6Mx=Mx+uMy=13.86+1/6x2.5=14.28t-mMy=My+uMx=2.5+1/6x13.86=4.81t-m取单宽进行验算：W=1/6bh2=1/6x1x52=25/6(m3)xXo=M/W=14.28x104x103/25/6=34.27Kpa<[o]maxxx.按园形板周边简支计算:Mmax=0.0198qr2其中r一般取值至刃脚斜面水平投影的中点。=0.198X6.5X7.92=80.32t-mo=M/W=80.32x104x103/25/6=192.77Kpa<[o]maxxx.按周边剪切计算：受剪面：F=[3.14/180x2arccos(2.8/7.5)]x7.5x5=89.11im剪力：Q=1/2l〃r〃q=1/2x3.14xr2〃2arccos(2.8/7.5)/360x6.5=434.6t剪应力：t=Q/F=434.6/89.11=0.049Mpa<[t]=0.8Mpa封底混凝土的厚度：简支板：1[3.5KMh=+D\bRl：3.5x2.65x14.28x107…=+500=1597.3mm~1.6m1000x1.1园形板：I,'3.5KMh=+D'bRlI.'3.5x2.65x14.28x107=+500=1597.3mm~1.6m1000x1.1其中K：安全系数，取2.65M:板的最大弯矩(N-m)b:板宽，取1000mmR:砼抗拉强度设计值(Mpa)lD:考虑水下砼与井壁泥土掺混而增加的厚度，一般取值为300〜500mm三、沉降计算：围堰自重估计：3.14x(16.6+15)x19x0.19«180t2分节计算如下：第一节下沉时：F=y〃V=1.0x3.14x(8.32—7.52)x4.0=158.8t浮iQ=60ti比较得知：F“>q故需在井壁内灌注砂或砼假设灌注砼时(设h=1.4m)N=3.14x(8.32—7.52)x1.4x0.8x2.4=106.71tQ+N60+106.71K===1.05>1F浮158.8待接高第二节后：假设K=1,则：Q+N120+106.71K===1.0nF浮=226.71F浮F浮子又F浮=1.0x3.14x(8.32一7.52)xhnh=5.71m<6.0m第二节下沉时：F=y〃V=1.0x3.14x(8.32—7.52)x9.5=377.15t浮2Q=120t比较得知：F>o故需在井壁内灌注砂或砼浮o假设灌注砼时(设h=3.7m)N=3.14x(8.32—7.52)x3.7x0.8x2.4=282.03t=1.09>1.0k=3=120+=1.09>1.0F浮377.15待接高第三节后：此时围堰的入深度为2m,土对围堰壁的摩阻力为1.5〜2.5t/m2（保证焊接处离水面50cm）T=3.14xD〃(h-2.5)-f0T=2/5x3.14xD•(h—2.5)〃fmin0min=2/5x3.14x16.6x(5-2.5)x1.5=78.23tT=2/5x3.14xD•(h-2.5)-fmax0max=2/5x3.14x16.6x(5-2.5)x2.5=130.37t取最小摩阻力时：Q+N—F浮180+282.03—377.15K=浮==1.08<[K]=1.15Tmin+R78・23+0取最大摩阻力时：Q+N—F浮180+282.03—377.15K=浮==0.65<[K]Tmax+R13°・37+0第三节下沉时：F=y〃V=1.0x3.14x(8.32—7.52)x9.5=377.15t浮Q=180t比较得知：F>o故需在井壁内灌注砂或砼浮o假设灌注砼时(设h=10.3m)N=3.14x(8.32—7.52)x10.3x0.8x2.4=785.10t1此时围堰的入土深度为9m,土对围堰壁的摩阻力为1.5〜2.5t/m2(保证焊接处离水面50cm)T=3.14xD•(h-2.5)-f0T=3.14xD•(h-2.5)〃fmin0min=3.14x16.6x(9-2.5)x1.5=508.47t

T=3.14xD〃(h-2.5)〃fmax0max=3.14x16.6x(9—2.5)x2.5=847.44t取最小摩阻力时：Q+N—F浮180+785.1—377.15508.47+0K=浮==1.16>[K]508.47+0T+Rmm结合施工需要，井壁灌砼量最好在承台面上，故灌砼的高度为h=9.0m,其余部分灌水。灌水高度为:,3.14x(83—7.52)x(10.3—9.0)x0.8x2.4~~h==2.5m3.14x(8.32—7.52)x1.0取最大摩阻力时：Q+N—F浮180+785.1—377.15K=浮==0.7<[K]T+R847.44+0max故按最大摩阻力计算时需外加荷载其量为G=387.0t假设井壁全部灌水:G=1.0x3.14x(8.32-7.52)x7.5=297.8t1故外加荷载量为：G=387.0-297.8=89.2t2Q+N—F浮180+785.1+387.0—377.15K=浮==1.151>[K]T+R847.44+0max四、围堰稳定性检算：1.抗倾覆检算：围堰下沉到位后，在未封底前，稳定性最为不利，其受力如图所示：.流水压力：P=K〃A〃y〃V2/2g流水压力=0.73x190.9x1.0x1.26/19.8=8.96作用点到围堰底的距离为：h=(4.5+7.0)/2+7.0=12.75m其中：K:安全系数，园形取0.73yA:围堰的阻水面积,计算至局部冲刷线处Y:水的容重v:水的流速，由图纸知v=1.26m/s.主动土压力：(按朗金土压力公式计算)P主=YE-hE-tg2(450—)—2c-tg(450—)王22300-300-)2=0.8x9xtg2(450一)一2x0.35xtg(452=2.01/m2其中：Y土的容重，水下取浮容重Y=1.8-1.0=0.8t/m3EEh计算点与天然地面的深度为9.0m.E少土的内摩擦角，取300c土的内聚力取0.35t/mE=P-S(S为围堰承受土压力的面积)主主=2.0x1/2x3.14x16.6x9.0=469.35t作用点至围堰底的距离为:h/3=3.0m

•被动土压力：（按朗金土压力公式计算）99P被二％-hE-tg2(45。+)+2c-tg(450+)300=0.8x9xtg2(450+-300)2)300)2)+2x0.35xtg(450+=22.81/m2E=P-S被被（S为围堰承受土压力的面积）=22.8x1/2x3.14x16.6x9.0=5350.60t作用点至围堰底的距离为:h/3=3.0m抗倾覆检算:5350.6x3+180x8.3=11.5>>[K]469.35x3+8.96x12.752.抗浮稳定性检算:.土与井壁侧面摩阻力:R=f〃P（其中f为井壁与土的摩擦系数,粘土取0.18）_'1=0.18x469.35=84.5t.围堰总重:围堰自重：Q=180t1封底砼重：Q=3.14x7.52x5x(2.4-1.0)=1237.0t2井壁灌砼和水重：（灌砼高度为9.0m,灌水高度为2.5m）Q=3.14x(8.32—7.52)x[(1.4x5+2.4x4)x0.8+2.5x1.0]3=626.6t围堰总重：Q=Q+Q+Q=180+1237.0+626.6=2043.6t123.浮力:F浮=3.14x8.32x13.5x1.0=2921.7t抗浮稳定性检算:G+R2043.6+84.5K=f==0.73<1.0F浮2921.7由于封底砼与基础桩的摩擦力无法精确计算，故在抗浮稳定性检算中其余一部分力靠砼与桩的摩擦力来承担其值为：N=2921.7x1.0-84.5-2043.6=793.6t每根桩承受的摩擦力为:793.6/32=24.8t五、围堰结构计算：围堰在下沉过程中，由于井外土质及扰动程度并非均匀，而且常需纠正偏斜，致使井壁受到不均匀土压力，从而使井壁产生相当大的弯曲力矩。假定在井圈上相距1/4周长的两点处，土的内摩擦角少不同，

取值为：少=300+5o=35o少=30o-5o=25o（如图示）ABtg2（45o—e/2）=tg2（45o—35o/2）=O.271Atg2（45o—e/2）=tg2（45o—25o/2）=o.4o6B不均匀系数：1.50§b0.4061.50m==qA0.271土压力按朗金土压力公式计算，且不考虑内聚力C的作用。土压力：q=Y-h〃tg2(45o-®/2)其中：丫口土的浮容重AEEAE=o.8x9.oxtg2(45o—35o/2)h计算点至天然E=1.95t/m地面的深度q=y〃h-tg2(45o-少/2)BEEB=o.8x9.oxtg2(45o—25o/2)=2.92t/m水压力：q=y〃h=1.ox13.5=13.5t/m2水水水水平荷载：q'=q+q=1.95+13.5=15.45t/mAA水q'=q+q=2.92+13.5=16.42t/m?BB水井壁A截面的内力为：M=-0.1488q'〃r2(m-1)AA=-0.1488x15.45x7.92X(1.5-1)=-71.7t-mN=q'r[l+0.7854(m—l)]AA=15.45x7.9x[1+0.7854(1.5-1)]=169.99t井壁B截面的内力为：M=0.1366q'r2(m-1)BA=0.1366x15.45x7.92X(1.5-1)=65.86tmN=q'r[1+0.7854(m-1)]BA=15.45x7.9x[1+0.5(1.5-1)]=152.57t1•应力检算：水平加劲环，其截面形式如图示：(取底节标高为-9.0m)面积：F=(120x0.6+12x1.0)x2=168业惯性矩：Ix=1/12x[120x(803-78.83)+1.0x(78.83-54.83)]=254022.72cm按内力M=-71.7tmN=169.99t控制计算截面强度AA2•局部应力检算：①.面板检算:按四边简支计算（见示意图）q=y〃h=1.0x13.5=13.5t/m2水水水Lx/Ly=400/400=1Mx=My=0.0368q・l=0.0368x13.5x0.42Lx/Ly=400/400=1Mx=My=0.0368q・l=0.0368x13.5x0.42=0.0795t-mMu=Mx+1/6My=0.0927t〃mxWx=1/6b-h2=1/6x4.0x0.62=2.4cm2截面应力：400另:考虑双壁钢围堰内水压时：q=8.5t/m（即内壁灌水深13.