钢板桩围堰计算书

钢板桩围堰计算书
一、工程概括
XX为新建铁路XX至XX城际轨道上一座特大桥，主墩187＃、188＃墩均位于望虞河中。

主墩桩基为19根1.5m直径的钻孔桩，承台为直径17.7m、高度3m的圆柱形。

承台上台下口直径为12.1m，上口直径为7.1m。

河床土层以粉质黏土、粉土为主。

二、围堰的布置及计算假设
1、围堰的布置
钢板桩的具体布置如下图：
（立面图）
（平面图） 2、计算假设
本计算中土层参数按经验取值如下：
围堰设计时计算水位按＋2.0 m 考虑。

三、围堰计算 1、土压力计算
本工程土压力计算采用不考虑水渗流效应的水土分算法，即钢板桩承受孔隙水压力、有效主动土压力及有效被动土压力。

以水位标高＋2.0以基准，计算各高度点的水压力、有效土压力。

（1）、主动土压力系数 粉质黏土： Ka ＝tg 2(45-2
18
)＝0.528， ka ＝0.727
粉 砂： Ka ＝tg 2(45-
25
.26)＝0.383， ka ＝0.619 黏 土： Ka ＝tg 2(45-2
22
)＝0.455， ka ＝0.675
被动土压力系数
粉质黏土： Kp ＝tg 2(45＋
218
)＝1.894， kp ＝1.376 粉 砂： Kp ＝tg 2(45＋25
.26)＝2.611， kp ＝1.616
黏 土： Kp ＝tg 2(45＋2
22
)＝2.198， kp ＝1.483
（2）、有效主动土压力的计算 a 、h ＝4.5m 时， Pa ’=0
b 、h ＝10.7m （上）时，
Pa ’=0.528×6.2×8.5－2×12×0.727＝10.38 KN/m 2
c 、h ＝10.7m （下）时，
Pa ’=0.383×6.2×10－2×16×0.619＝3.94 KN/m 2 d 、h ＝17.2（上）m 时，
Pa ’=0.383×12.7×10－2×16×0.619＝28.83 KN/m 2
e 、h ＝17.2（下）m 时，
Pa ’=0.455×12.7×7－2×13.5×0.675＝22.22 KN/m 2
f 、h ＝19m 时，
Pa ’=0.455×14.5×7－2×13.5×0.675＝27.96 KN/m 2
（3）、孔隙水压力的计算 a 、h ＝0时， Pw=0 KN/m 2
b 、h ＝4.5m 时，Pw ＝45 KN/m 2
c 、h ＝10.7m 时，Pw ＝107 KN/m 2
d 、h ＝17.2m 时，Pw ＝172 KN/m 2
e 、h ＝19m 时，Pw ＝190 KN/m 2
（4）、土压力合力
a 、h ＝4.5m 时， Pa=45 KN/m 2
b 、h ＝10.7m （上）时，Pa ＝117.38 KN/m 2
c 、h ＝10.7m （下）时， Pa=110.94 KN/m 2
d、h＝17.2（上）m时，Pa=200.83 KN/m2
e、h＝17.2（下）m时，Pa=194.22 KN/m2
f、h＝19m时，Pa=218 KN/m2
2、各施工工况及内力计算
本围堰施工时，按上层支撑已安装，并抽水（吸泥）至待安装支撑下100cm 处，计算各支撑在各阶段可能出现的最大反力和钢板桩最大内力。

在计算时，各阶段钢板桩计算长度按等值梁法确定，从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面（即净土压力为零或弯矩为零）截断形成等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩。

根据施工工序，分为四个工况；
工况一：围堰第一道支撑加好后，抽水到－3.5m标高时；
钢板桩受被动土压力
a、h＝5.5m时， Pp=2×12×1.376=33.02 KN/m2
b、h＝10.7m时，Pp＝1.894×8.5×5.2＋2×12×1.376＝116.74 KN/m2
考虑到钢板桩桩前土体摩擦作用，被动土压力给予提高，查表得，提高系数K＝1.5，则：a、h＝5.5m时， Pp=33.02×1.5＝49.53 KN/m2
b、h＝10.7m时，Pp＝116.74×1.5＝175.11 KN/m2
钢板桩所受水、土压力分布图如下：
（弯矩图） （反力图）
工况二：围堰第二道支撑加好后，向围堰内注水至围堰外水位，水下吸泥、清淤到－12.557m 标高时；
钢板桩受被动土压力
a 、h ＝14.557m 时， Pp=2×16×1.616=51.7 KN/m 2
b 、h ＝19m 时，Pp ＝2.611×10×4.443＋2×16×1.616＝167.72KN/m 2
考虑到钢板桩桩前土体摩擦作用，被动土压力给予提高，查表得，提高系数K ＝1.7，则：a 、h ＝14.557m 时， Pp=51.7×1.7＝87.89 KN/m 2
b 、h ＝19m 时，Pp ＝167.72×1.7＝285.12 KN/m 2
钢板桩所受水、土压力分布图如下：
（弯矩图）（反力图）工况三：封底砼达到设计强度后，围堰内抽水至－7.0米标高处；
（弯矩图）（反力图）工况四：第三道支撑加好后，围堰内抽水至－10.057米标高处。

（弯矩图） （反力图）
以各道支撑在四个工况下的最大反力作为圈梁的设计依据，则第一至第三道支撑的支撑反力依次为：
R 1＝59.5 KN/m R 2＝482.8 KN/m R 3＝399.12 KN/m 钢板桩在各工况下所受的最大弯矩：Mmax ＝445.1KN.m ，钢板桩拟采用拉森Ⅵ型，其长度为18米，惯性矩为56700cm4/m, 截面弹性模量为2700cm3/m,钢材材质为 SY295。

σ=w M max ＝2700000
101.4456
＝164.9 Mpa ＜0.6×295＝177 Mpa ，符合要求。

3、内支撑的设计计算
本工程圈梁采用组合型钢结构，第一道圈梁组合型钢如下图截面A ，第二、三、四道圈梁组合型钢如下图截面B 。

（截面A ） （截面B ） S A ＝300×16×2＋（500－32）×16＝17088 mm 2 S B ＝400×16×2＋（500－32）×16×2＝27776 mm 2 对于第一道支撑，圈梁轴力 N ＝qr ＝59.5×9.914＝589.9 KN
σ＝A N ＝17088
109.5893
⨯＝34.5 Mpa ，符合要求。

对于第二、三道支撑，取线荷载最大的第二道支撑计算，圈梁轴力
N ＝qr ＝482.8×9.914＝4786.5 KN
σ＝A N ＝27776
105.47863
⨯＝172.3 Mpa ，符合要求。