钢板围堰计算书

1目录1设计资料.....................................................12钢板桩入土深度计算...........................................92.1内力计算................................................92.2入土深度计算...........................................103钢板桩稳定性检算............................................113.1管涌检算...............................................113.2基坑底部隆起验算.......................................121跨宁启特大桥跨高水河连续梁主墩承台钢板桩围堰施工计算书1设计资料(1)钢板桩顶高程H1：8.5m，汛期施工水位：8.0m。(2)河床标高H0：1.63m；基坑底标高H3：-7.958m；开挖深度H：15.46m。(3)封底混凝土采用C30混凝土，封底厚度为1m。(3)坑内、外土的天然容重加权平均值1r、2r均为：18.8KN/m3；内摩擦角加权平均值20；粘聚力C：33KPa223305.0218.80.49achK。(4)钢板桩采用国产拉森钢板桩，选用鞍IV型（新）（见《施工计算手册》中国建筑工业出版社P290页）钢板桩参数A=98.70cm2，W=2043cm3，=200Mpa，桩长21m。水压：2106.3763.7/wwphkNm河床位置处：21263.72330.4917.5/wappcKkNm基坑底部：22117.518.8(1.637.638)191.74/apphKkNm(5)围囹采用2I56工字钢，支撑采用Ф630螺旋钢管。2计算资料水压：2106.3763.7/wwphkNm223305.0218.80.49achK河床位置处：21263.72330.4917.5/wappcKkNm基坑底部：22117.518.8(1.637.638)191.74/apphKkNm2在建立计算模型的时候，采用板单元，根据等刚度的原则将以上的钢板桩截面换算为等效的矩形板截面。查得一片0.4米宽的钢板桩截面对重心轴x-x的惯性矩为：I=12629.4cm4，则等效的0.4米宽矩形钢板截面的厚度为：cmbIb54.1540/4.1262912/1233，则在计算模型中的板厚采用15.54cm。土压平衡点取用之前计算出的基底以下6.26m，在该处建立平衡点。3计算资料施工工况较多，由于时间紧张取用两个比较典型的工况、工况一：开挖至设计标高，施作完成最底层围囹，但为封底。开挖到位未封底（不抽水）示意图3开挖到位未封底（不抽水）示意图压力（单侧）示意图4开挖到位未封底钢板桩应力图开挖到位未封围囹应力图5开挖到位未封变形图工况二：开挖至设计标高，施作完成最底层围囹及封底，施工承台前。封底后抽水模型图6封底后抽水模型图压力（单侧）示意图7钢板桩应力图围囹应力图8整体变形图考虑到围堰的高度较高，承受较大的水压力和土压力，为保证围堰的安全，故采用拉森钢板桩IV型，钢板桩的截面如下图所示，尺寸以毫米记，图1钢板桩横断面尺寸在建立计算模型的时候，采用板单元，根据等刚度的原则将以上的钢板桩截面换算为等效的矩形板截面。查得一片0.4米宽的钢板桩截面对重心轴9x-x的惯性矩为：I=12629.4cm4，则等效的0.4米宽矩形钢板截面的厚度为：cmbIb54.1540/4.1262912/1233，则在计算模型中的板厚采用15.54cm。2钢板桩入土深度计算2.1内力计算(1)作用在钢板桩上的土压力强度及压力分部见图2.1根据《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社，P284页(5-89、5-90）公式得：主动土压力系数：49.022045tgKoo2a）（被动土压力系数：82.122045tgKoo2pi）（(2)支撑层数及间距按等弯矩布置确定各层支撑的间距,则拉森Ⅳ型钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度，根据《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社，P284页(5-96）公式得：35349.08.182043102006rW6haK=2986mm=2.986mh1=1.11h=1.11*2.986=3.28mh2=0.88h=0.88*2.986=2.63mh3=0.77h=0.77*2.986=2.3mh4=0.70h=0.70*2.986=2.09m河面到河床高度为6.37m，水折算成粉质粘土的高度水压力为：2106.3763.7/wwphkNmh=10*(8-1.63)/18.8=3.39m10第一层：最大间距高度为2.986m，粉质粘土折算成水的高度h=18.8*2.986/10=5.6第一层，h1取3.66m第二层：最大间距高度为3.28m，包括2.71m的水和粉质粘土高度为2.71m水折算成粉质粘土的高度h=10*(6.37-3.66)/18.8=1.44包含粉质粘土的厚度为：3.28-1.44=1.84mh2最大间距1.84+2.71=4.55，取3.8m根据施工需要调整支撑布置h=3.66m，h1=3.8m，h2=2.5，h3=2.3m，h4=2.0m，层数为5层。受力简图见图2.1图2.1钢板桩受力简图2.2入土深度计算用盾恩近似法计算钢板桩入土深度主动土压力系数，被动土压力系数从上可知：49.0Ka、82.1Kp11图2.2钢板桩计算简图根据假定作用在钢板桩AB段上的荷载ABCD，一半传至A点上，另一半由坑底土压力EBF承受，由图2.2所示，几何关系根据《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社，P288页(5-99）公式得：0)(2HLKHxKxKKaaap02.126.1449.026.1449.0)49.082.1(2xxmx26.6根据入土部分的固定点，被动土压力合力作用点在离坑底x32处，所以钢板桩最下面一跨的跨度为6.26*2/3=4.17处。故钢板桩的总长度至少为ml72.2126.646.15,即钢板桩长度为21.72m，入土深度为6.26m时能保证桩体本身的稳定性，选用22m钢板桩，实际入土深度为6.54m。3钢板桩稳定性检算3.1管涌检算管涌的原因主要收水的作用影响，计算时考虑有水一侧，基坑抽水12后水头差为h1=15.46-0.5=14.96m，入土深度h2=6.26，最短的渗流途径如图2-1所示为h1+h2×2，不产生管涌的安全条件，根据根据《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社，P284页(5-107）公式得：27.58.8296.148.81096.145.12trhrrhKw＜6.54m式中K为安全系数取1.5；水容重取3/10mKNrw；土的浮容重为3/8.8108.18mKNrb；不会发生管涌。3.2基坑底部隆起验算基底抗隆起稳定性分析采用C,q，mh53.9抗隆验算方法。根据《基础工程》中国建筑工业出版社P308页（8-30）公式：mx54.6、mH46.15、2/10mKNq、8.18、KPaC33、安全系数5.1K04.2)22045()245(143.122014.32etgetgeNtgtgq=6.4tgNNqc)1(=14.836228.18836.14334.654.68.18)(12qxHrcNxNrKcqs=3.09＞1.5即钢板桩打入深度6.54m，地基土稳定，不会发生隆起。