单壁钢围堰计算书
单壁钢围堰计算书
单壁钢围堰计算书一、计算依据1、xxxxxx施工设计图；2、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；3、水利水电工程钢闸门设计规范（SL74-95）4、《钢结构计算手册》二、工程概况本设计主要为xxxx大桥水中墩系梁施工用钢围堰，该项目共计12个水中墩，其中9#、12#—19#墩因系梁底标高较低，采用单壁钢围堰施工。
现场调查，施工最高水位为414米，根据各墩位系梁标高，确定三、主要技术参数1、现场调查，施工最高水位为414米；2、Q235钢[σ]=140Mp，[σw]=145Mp，[τ]=85Mp3、钢弹性模量Es＝2.1×105MPa；四、围堰构造围堰采用单壁钢围堰，面板为8mm厚钢板，竖向背楞采用8号槽钢，间距400mm，竖向设置三道围檩，围檩使用I32b，对应围檩设置三道内支撑，每道支撑为4根φ140x5.5mm钢管。
封底混凝土厚1.5米，采用C20混凝土，采用水下多点灌注的方式。
五、计算过程（一）面板计算面板按支撑在围檩上的连续加筋板计算，横向取3.2米宽一条（一块板），竖向取全长7.9米，荷载为静水压力荷载。
简图如下：正面图侧面图荷载为静水压力，按水深7.6米考虑（水面标高414米，围堰底标高406.9米），则q=7.6x10=76KN/m2。
3、计算结果按上述图示与荷载，计算结果如下：（1）面板变形：（2）面板应力：通过以上两图，可以看到面板最大变形为 2.35mm，最大应力77Mpa，满足要求。
结论：面板采用8mm厚钢板刚度与强度满足要求。
（二）竖向背楞计算1、计算简图竖向背楞简化为支撑在围檩上的连续梁，计算简图如下：3002、计算荷载荷载主要为静水压力，Q=76KN/m2，竖肋间距400mm，荷载q=76/100x400=30.4N/mm3、计算结果根据上述图示及荷载，计算竖向背楞的结果如下：(1)下部0-3.7米内单元（采用2[8截面]Mmax=6.9105KNxmQmax=85.379KN[8的几何特性为：A=2x1020=2040 mm2A0=（80-2x8）x5x2+400x8=3840mm2I=1010000x2=2020000mm4W=25300x2=50600mm3σmax= M max /W=6.9105·106/50600=136.6N/ mm2<145N/ mm2τmax= Q max /A0=85379/3840=22.2N/ mm2<85N/ mm2 (12)上部3.7-7.9米内单元（采用[8截面]Mmax=3.06KNxmQmax=12.051KN[8的几何特性为：A=1020 mm2A0=（80-2x8）x5+400x8=3520mm2I=1010000mm4W=25300mm3σmax= M max /W=3.06·106/25300=120.9N/ mm2<145N/ mm2τmax= Q max /A0=12051/3520=3.4N/ mm2<85N/ mm2结论：竖肋上部4.2米采用[8，下部3.7米采用[8，满足要求。
围堰计算书
Mmax＝142.4kN·m
2、钢板桩抗弯强度检算：
=69.9MPa<1.05×[200MPa]=210MPa满足受力要求
通过对钢板桩围堰两种状态下的比较可知：
第一道内支撑在工况一时受力最大F1max=73.4kN，
工况1：围堰水下洗泥完成后，钢板桩处于最不利位置，受力情况分析如下。
按照结构专业规范4.1.1条规定：悬臂式支护结构嵌固深度设计值hd宜按下式确定。
式中 —桩、墙底以上根据本规程第3.5节确定的基坑内侧各土层水平抗力标准值 的合力之和；
h —合力 作用点至桩、墙底的距离；
—桩、墙底以上根据本规程第3.4节确定的基坑内侧各土层水平抗力标准值 的合力之和；
将边梁及内支撑看做中心加有刚性约束的整体平面刚架结构，利用迈达斯进行受力分析，计算受力图如下：
支撑受力分析图
支撑组合应力值
自重产生的应力值
支撑剪力应力值
边梁及内支撑最大组合应力值： <205MPa
边梁及内支撑最大剪力应力值：
（三）封底混凝土厚度验算
围堰封底抽水完成后，封底混凝土需承受水头差引起的向上浮力，封底混凝土标号为C25，其容重γ=24kN/m3，封底混凝土厚度为2.5m。
综上：F1max＝73.4kN，F2max＝238.3kN,F3max＝230.8kN，
Mmax＝233.1kN·m
2、钢板桩抗弯强度检算：
=114.4MPa<1.05×[200MPa]=210MPa满足
2、围堰受力计算（混凝土按非理想状态来计算）
围堰合拢后，先进行水下封底，混凝土没有达到强度后进行内支撑的安装，将其视为普通填土进行考虑。
钢围堰计算书
Asz(m 2) 0.002 Izz(m 4) 0.000
z(+)(m) 0.125 y(+)(m) 0.058
z(-)(m) 0.125 y(-)(m)40a
z
y
A(m 2) 0.009 Ixx(m 4) 0.000
Asy(m 2) 0.004 Iyy(m 4) 0.000
普通钢筋 R235 弹性模量(MPa) 210000 容重(kN/m ) 76.98
3
f sk(MPa) 235
f sd(MPa) 195
f'sd(MPa) 195
3
二、模型建立与分析 2.1 计算模型 计算模型采用整体建模。其中钢板桩采用刚度与拉森钢板桩近似的 I25a 型 钢代替，荷载施加于版单元上。结构的约束条件为：底部约束垂直方向位移，封 底及土体范围内约束水平方向位移。
2
一、基本信息 1.1 工程概况 7#墩承台为哑铃型承台， 承台长 20m， 宽 7.7m， 高 3m， 承台顶标高 87.93m， 承台底标高 84.93m。经现场实测水位标高 86.95m，预计施工时水位最高不超过 87.5m。河床面标高 81.65~83.75m，覆盖层为卵石层。 1.2 技术标准 9 号围堰计算按照支护结构安全等级 I 级（结构重要性系数 1.1） ； 1.3 主要规范 1)《水工建筑物荷载设计规范》 （DL 5077—1997） 2)《公路桥涵设计通用规范》 （JTG D60-2004） 3)《公路桥涵地基与基础设计规范》 （JTG D63-2007） 1.4 结构概述 承台钢围堰采用钢板桩加内支撑的形式，封底厚度 1.5m，钢板桩围绕承台 呈矩形布置，内支撑及钢围檩设置一道，位于承台顶面以上，不影响承台施工。 钢板桩采用拉森 IV 型钢板桩，钢围檩采用 I40a 型钢双拼，内支撑采用 P630*8 钢管。 1.5 主要材料及材料性能 1)普通钢筋 表格 0-1 普通钢筋表格
钢围堰设计计算书
=
112MPa
≤
145MPa
故腹杆强度满足要求。
稳定性复核如下： N φA = 357000 0.899 × 2460 = 161MPa ≤ 190MPa
稳定性满足要求。 腹杆与弦杆连接计算： 按最大轴力-357KN 控制焊缝，焊缝采取 3 面围焊，取焊脚尺寸 6mm，有效高度 4.2mm： 取焊缝强度：抗剪强度[б]=125Mpa, 抗拉强度[б]=190Mpa .
第三部分
钢围堰设计及计算书
一、计算依据
1、《淮海大桥施工图》 2、《淮海大桥地质水文资料》 3、《第一部分：淮海大桥钢围堰施工方案》 4、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
二、计算参数及荷载
1、基本原则
钢围堰的设计以可实施性和安全性为基本原则，施工设计阶段按 5％频率（20 年一遇）
取用有关设计参数。
+16.5
3、主要荷载
1)水压力：按γwh 计算，与水深成正比。
2)土压力 ：按主动土压力计算，透水层取γ’h（γ’为土层浮容重）
3)土侧摩阻力：按τ×A 计算
4)围堰底土层阻力 ：σ×A 计算
5)砼侧压力：按γch 计算
6）上游迎水面水流压力：
按公式
F1
V2 = ξ1γ 1 A1 2g
，
式中：F1——钢吊箱所受的水流作用力，kN；
+12.928m
立杆
86.5kn/m
+12.928m
腹杆
86.5kn/m
最大轴力(KN) -615 -357 -81 -454 -77
-286（343）
最大弯矩（Knm） 4.74
4.0
杆件截面 δ=10mm,b=30cm 2∠80×80×8
围堰设计计算书
一、导流水力学计算1.一期导流水力学计算1.1一期围堰堰前最高设计挡水位的计算本要素按束窄河床水力学进行计算确定已知，设计挡水流量Q=16000m 3/s ，设计过水流量17100m 3/s 。
查天然河床水位流量关系曲线表Q=16000m 3/s 对应的坝址河床天然水位为42.66m 。
截流堰前水位壅高位按下列公式试算求得： ()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--Φ=2212102211z h B A A zg Q z 式中：φ——流速系数，其值与围堰的布置形式有关Q ——泄流量（m 3/s ）g ——重力加速度B 1——堰址上游4~5倍水深处河床水面宽度A 0——原过流面积（m 2），A 1——围堰占压面积（m 2）h ——下游水深（m ）Z ——水位壅高值（m ）(1)一期围堰的布置型式为梯形加翼堰，取流速系数φ=0.85~0.90。
(2)天然状态下，Q =16000m 3/s时，坝址水位42.66，相应过流面积A0=11155.8087m 2，A1=6792.2578m 2。
A 0 -A 1=4363.5519m 2。
(3)查围堰布置知B 1=985m ，水深h=14.1m 附图1：计算简图 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯-⨯=∴222221.1498515519.436318.9216000z Z φ取φ=0.85时，试算得Z=0.95mφ=0.90时， 试算得Z=0.847m ， 取Z =0.90m 。
(4)对比坝址与坝轴线下游405m 处的水位-流量关系曲线，知坝址段的水面坡降约为1‰，天然来水量Q=16000m 3/s 对应的一期上游围堰轴线处水位高于坝轴线水位约53c m 。
故围堰堰前静水位=42.66+0.90+0.53=44.09m 。
1.2一期围堰堰顶过流面高程计算堰顶过流按日本车间台形堰公式计算。
计算式如下：Q=φp ×B×hs ()hs H g -2Q=M P ×B×232H g ⨯φp ——淹没出流的流量系数B ——溢流宽度（m ）M p =0.28+0.37H/P 1假定堰前水位上升到44.20m 时，右汊河床过流能力为16000m 3/s （偏安全考虑），则一期围堰堰顶过流能力按17100-16000=1100m 3/s 进行核算。
围堰计算书
围堰计算书一、围堰侧边摩阻力围堰下沉采用围堰内吸泥清空方法，因此围堰下沉的阻力为外侧边的摩阻力与水浮力。
围堰外侧边周长l=(8.5+15.0)x2=47m围堰入土深度 h=4.5m砂土摩擦系数取f=2.0 tf/m2围堰自重 G=65t摩擦力 F1=lhf=47x4.5x2=423t水浮力 F2= G/7.85*1.0=8.3tF1+F2 >G，因此围堰靠自重无法下沉，采取在双壁围堰内填充砼。
填充砼数量为：（7.7+14.2）x2x4.5x0.8=157.68m3，重量为：G1=140.16x2.3=362.7t。
则：G+G1=427.7t≈F1+F2=431.3t如果围堰下沉困难，可采取围堰四周高压射水，减小摩擦力。
二、围堰封底后抗浮力计算围堰封底抽水后，承受最大的水浮力，水浮力由围堰自重、封底砼重、填充砼及封底砼与钻孔桩之间握裹力克服。
封底砼重量 P=6.9x13.4x2.0x2.3=425.3tF1+G1+P+G=423.0+362.7+425.3+65.0=1276t(未计封底砼与钻孔桩之间握裹力)围堰浮力F3=15x8.5x10x1.0=1275t 因此满足浮力要求。
三、围堰结构计算1、面板、肋计算围堰受力在围堰封底抽水后，水压力作用下为最不利。
其受力如图示：b/a=1.5/0.5=3>2.0因此按单向连续板计算。
Y=(11.5x2.15+30x0.6x7.8)/(11.5+30x0.6)=5.6cmI=1/12x30x0.63+30x0.6x2.22+59.96+11.5x3.452=0.54+87.12+59.96+136.88=284.5cm4W=284.5/5.6=50.8 cm3M=1/10*ql2=1/10*8x0.5x1.52 =0.9t〃mσ=M/W=0.9x105/50.8=1771kg/cm2≈[σ]= 1700kg/cm2 (可)2、内支撑计算N=5.84t/m2*(1.7+1.5)/2*(3.2+2.0)/2=5.84*1.6*2.6=24.29t 选用2∠752x8角钢[N]= A*1.700t/cm2=2x11.5x1.700=39.10t>N(可)3、桁梁计算M=1/8*ql2=1/8*8*9.344*3.02 =8.41t〃mN=M/a=8.41/0.8=10.5t面积A=14x1.0+25x1.0=39cm2[N]= A*σ=39cm2x1.700t/cm2=66.3t>N(可)。
单壁钢吊箱围堰设计
单壁钢吊箱围堰设计计算一、钢吊箱围堰设计概况1、围堰外轮廓尺寸：42.8m(长)×17.4m(宽)×8m(高)，围堰底高程-2.5m，围堰顶高程+5.5m，围堰去孔后底面积549.68m2。
2、封底混凝土厚2.0m，C25水下混凝土。
3、围堰自重：545t。
4、吊箱模板采用δ=6mm钢板，∠80×8mm为组合模板边框，内肋为[8，间距30cm。
5、侧板：采用2I16作为围箍，间距1m，围箍外设2I25竖向立柱。
6、底模及承重结构：底模铺设I25作为分配梁，间距为60cm；分配梁下设6道2I40作为主承重梁，每排桩基在护筒两侧各设一道。
7、吊挂系统：由于封底混凝土浇筑后要割除钢护筒，为保证底模及侧板正常工作，在护筒内预埋φ500mm钢管，作为体系的装换。
主承重上吊梁采用2I40，顺路线方向在护筒上安装，通过φ32精轧螺纹钢与底承重梁连接。
承台两侧分别设6根φ500钢管桩作为承吊点。
8、内支撑及封底分仓：内支撑设5道，在围堰顶+5.5m处；采用分块浇注封底混凝土，采用δ=10mm的钢板进行分仓，并通过内支撑进行固定。
9、设计的施工水位：吊箱下放、浇筑封底混凝土、浇筑承台第一层混凝土的最大水位为-2.6m；封底后抽水的最大水位为+4.9m。
二、检算参数1、钢材力学性能：允许抗拉、抗压和抗弯应力[σ]=170MPa。
2、混凝土力学性能：弯曲拉应力[σt]=0.7MPa，封底混凝土粘结力[τ]=12t/m2。
3、封底混凝土重量：2.3*549.68*2=2529t。
三、检算工况工况一：吊箱下放（水位-2.6m）吊箱围堰自重545t，全部由钢护筒吊挂系统承受。
工况二：浇筑封底混凝土（水位-2.6m）吊箱围堰自重545t+封底混凝土重量2529t全部由钢护筒吊挂系统承受；封底混凝土重量全部由底承重结构承受，均布荷载（2529+545）*10/549.68=56kN/m。
工况三：封底后抽水（水位+4.7m）封底抽水后内外水头差（5.2m）对侧板的压力检算；封底混凝土抗拉强度检算，计算水头差为7.2m；抗浮检算，计算水头差为7.2m。
钢板桩围堰计算书070412
钢板桩围堰计算书根据各部位标高及现场实际情况，现拟对主桥123#墩承台施工所用钢板桩围堰进行验算，围堰为矩形单壁钢板桩围堰，采用钢管桩做定位桩，用型钢连接作为导梁。
承台底标高——990.50 ｍ钢板桩围堰顶标高——1002.52 ｍ根据公路施工手册桥涵，主要参数如下：坑深H=8.88 ｍ，内摩擦角取φ=28°，支撑形式为（三），一道支撑，水文地质情况为第5种情况。
查板桩计算图52-3，曲线5-5计算如下：⑴固定荷载h =αH =0.38×8.88=3.3744 ｍ（最小入土深度）M=βH3=0.25×8.883= 175.06 KN.mR=ξH2=4.1×8.882=323.3 KN⑵活载（不考虑）⑶支撑间距S1=0.475H+0.16h=0.475×8.88+0.16×3.3744=4.76 ｍS2=0.525H-0.16h=0.525×8.88-0.16×3.3744=4.12 ｍ⑷板桩选择钢板桩是3号钢，常用容许弯曲应力 [σ]为180 MPaW=M/[σ]= 175.06×1000/180×1.5=648.37 cm3选用德国拉森（Larssen）Ⅱa型钢板桩（W=849 cm3）⑸支撑系统横撑选择型钢，间隔采用l=1.8ｍ，则内导梁的弯距 M=Rl2/8=323.3×1.82/8=130.94 KN.mW=M/[σ]= 130.94×1000/145=903.03 cm3（型钢[σ]=145 MPa）查手册，型钢采用I36b（W=920.8 cm3）支撑反力为：R×l=23.3×1.8=581.94 KN⑹修正验算考虑静水压力、动水压力及防渗要求，对钢板桩入土深度需加深：最小入土深度h修正=h×1.5=3.3744×1.5=5.06 ｍ⑺基坑坑底安全检算Ksiρｗ=Ksｈ1/（ｈ1+ｈ2）ρｗ≤ρｂ式中：Ks——安全系数，可取2.0;i——水力梯度；ρｗ——水的密度（g/cm3）；ｈ1——基坑内抽水后水头差；ｈ1、ｈ2——见图示，ｈ1=ｈ2+5.5；ρｂ——土在水中的密度（g/cm3），ρｂ=（Ｇ-1）（1-ｎ），Ｇ为土粒的比重，取Ｇ=2.67，ｎ为土的孔隙率，ｎ=ｅ/（1+ｅ），孔隙比ｅ取0.75；ρｂ=（Ｇ-1）（1-ｎ）=（Ｇ-1）【1-ｅ/（1+ｅ）】=（2.67-1）【（1-0.75/（1+0.75）】=0.954 g/cm3Ksiρｗ=Ksｈ1/（ｈ1+ｈ2）ρｗ=2×8.88/（9.55+5.5）×1=1.31>ρｂ入土深度不够，不符合要求。
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单壁钢围堰计算书
一、计算依据
1、xxxxxx施工设计图；
2、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；
3、水利水电工程钢闸门设计规范（SL74-95）
4、《钢结构计算手册》
二、工程概况
本设计主要为xxxx大桥水中墩系梁施工用钢围堰，该项目共计12个水中墩，其中9#、12#—19#墩因系梁底标高较低，采用单壁钢围堰施工。
现场调查，施工最高水位为414米，根据各墩位系梁标高，确定
三、主要技术参数
1、现场调查，施工最高水位为414米；
2、Q235钢[σ]=140Mp，[σw]=145Mp，[τ]=85Mp
3、钢弹性模量Es＝2.1×105MPa；
四、围堰构造
围堰采用单壁钢围堰，面板为8mm厚钢板，竖向背楞采用8号槽钢，间距400mm，竖向设置三道围檩，围檩使用I32b，对应围檩设置三道内支撑，每道支撑为4根φ140x5.5mm钢管。
封底混凝土厚
1.5米，采用C20混凝土，采用水下多点灌注的方式。
五、计算过程
（一）面板计算
面板按支撑在围檩上的连续加筋板计算，横向取3.2米宽一条（一块板），竖向取全长7.9米，荷载为静水压力荷载。
简图如下：
正面图
侧面图
荷载为静水压力，按水深7.6米考虑（水面标高414米，围堰底标高406.9米），则q=7.6x10=76KN/m2。
3、计算结果
按上述图示与荷载，计算结果如下：
（1）面板变形：
（2）面板应力：
通过以上两图，可以看到面板最大变形为 2.35mm，最大应力77Mpa，满足要求。
结论：面板采用8mm厚钢板刚度与强度满足要求。
（二）竖向背楞计算
1、计算简图
竖向背楞简化为支撑在围檩上的连续梁，计算简图如下：
2、计算荷载
荷载主要为静水压力，Q=76KN/m2，竖肋间距400mm，荷载q=76/100x400=30.4N/mm
3、计算结果
根据上述图示及荷载，计算竖向背楞的结果如下：
(1)下部0-3.7米内单元（采用2[8截面]
Mmax=6.9105KNxm
Qmax=85.379KN
[8的几何特性为：
A=2x1020=2040 mm2
A0=（80-2x8）x5x2+400x8=3840mm2
I=1010000x2=2020000mm4
W=25300x2=50600mm3
σmax= M max /W=6.9105·106/50600=136.6N/ mm2
<145N/ mm2
τmax= Q max /A0=85379/3840=22.2N/ mm2<85N/ mm2 (12)上部3.7-7.9米内单元（采用[8截面]
Mmax=3.06KNxm
Qmax=12.051KN
[8的几何特性为：
A=1020 mm2
A0=（80-2x8）x5+400x8=3520mm2
I=1010000mm4
W=25300mm3
σmax= M max /W=3.06·106/25300=120.9N/ mm2
<145N/ mm2
τmax= Q max /A0=12051/3520=3.4N/ mm2<85N/ mm2
结论：竖肋上部4.2米采用[8，下部3.7米采用[8，满足要求。
（三）围檩与内支撑计算
1、计算简图
围檩与内支撑整体建模，其计算简图如下：
q q
2、计算荷载
围檩为竖向背楞支撑，其荷载由竖向背楞传递，由竖向背楞计算反力结果，得到最下一道围檩受力最大，将荷载简化为均布荷载，q=33756/400=84.39N/mm。
3、计算结果
根据上述图示及荷载，计算结果如下：
(1)围檩
Mmax=43.124KNxm
Qmax=107.41KN
Nmax=182KN
I32b的几何特性为：
A=7340 mm2
A0=（320-2x15）x11.5=3335mm2
I=116200000mm4
W=726000=50600mm3
σmax=Nmax/A+ M max /W
=182x1000/7340+43.124·106/726000
=88.5N/ mm2<145N/ mm2
τmax= Q max /A0=107410/3335=32.2N/ mm2<85N/ mm2
(2)内支撑计算
内支撑采用φ140x5.5mm焊接管，其截面几何特性为：
A=2324mm2，ix=47.59mm
按轴心受压杆件计算，最大轴力N=208.07KN
强度：σ= N/A=208070/2324=89.5N/ mm2<170 N/ mm2
稳定性：L=3840mm，λ=L/i=81
查表得φ=0.681
σ= N/A=208070/2324=89.5N/ mm2<0.681x145=98.7 N/ mm2
结论：围檩采用I32b满足要求；内支撑采用φ140x5.5焊接钢管，满足刚度与强度的要求。
（四）封底混凝土计算
1、抗浮计算
围堰的总浮力为：52.827x7.6=401.5t
抗浮力为：
（1）套箱自重：31.8t
（2）封底混凝土自重：52.827x1.5x2.3=182.3t
（3）封底混凝土与桩摩擦力：2x3.142x1.5x2x12=226t
抗浮力31.8+182.3+226=440.1t>401.5t
满足抗浮要求。
2、结构检算
封底混凝土按实体模型检算，其计算简图如下：
R
1
100002000
2000
与桩摩擦约束
与围堰壁摩擦约束
14000
q=0.076N/mm2
按上述图示与荷载，计算结果如下：
（1）变形图
（2）第一主拉应力
（3）第二主拉应力
（4）第三主拉应力
从以上应力云图可以看出，拉应力小于 1.1Mpa，压应力小于9.6Mpa，封底混凝土的强度满足要求。