钢板桩受力分析及围堰验算(定)1

和尚塘大桥主墩钢板桩围堰计算书一、基坑在开挖完成后，砼垫层浇筑前钢板桩验算钢板桩被主动压力强度相等处与锚Ah4=0.9m固点（E点）位置相近，则：Bh3=2.1my=γHKa/γ（KKp-Ka）Ch2=3.5mγ：粘性土容重，γ=18KN/m3;基坑底Dh1=1.5myH：主动土压高度，H=h1+h2+h3+h4=8mEKp：被动土压力系数，为1.761，OxKp=tg-2（45。+φ/2），内摩擦角φ=16。。图1Ka：主动土压力系数，为0.568，Ka=tg2（45。-φ/2），内摩擦角φ=16。。K：被动土压力修正系数，K=1.4；y=2.4m1、钢板桩弯矩验算把CE段看作简支梁来计算，偏于安全，受力土如下：qcqdC1.5m2.4mE图2钢板桩上C点的主动土压力强度为：PC=γHKaγ：粘性土容重，γ=18KN/m3;H：主动土压高度，H=h2+h3+h4=6.5mKa：土的压力系数，为0.568，Ka=tg2（45。-φ/2），内摩擦角φ=16。。则：PC=66.5KN/m2;分布在1延米(2.5块)钢板桩上的压力为:qC=1*PC=66.5KN/m;同理：qD=81.8KN/m;为方便计算，将CE段分解成如下受力情况：qCqD-qCqDC1EC2EC3E图3Mmax1=qCa2（2l-a）2/8l2=66.5×1.52×（2×3.9-1.5）2/8×3.92=48.8KN.mMmax2=（qC-qD）a2（3-2a/l-1）/6=15.3×1.52×（2-2×1.5/2.9）/6=5.5KN.mMmax3=qDa2（3-2a/l-1）/6=81.8×2.42×（2-2×2.4/3.9）/6=60.4KN.m则在CE段钢板桩墙上的最大弯矩不大于:MmaxCE=Mmax1+Mmax2+Mmax3=114.7KN.m拉森Ⅳ型钢板桩1米宽截面抵抗矩为2037cm3,则最大抗压强度为:σ=MmaxCE/W=114.7KN.m/2037cm3=56.3Mpa＜[σ]=145Mpa安全2、钢板桩入土深度计算由图1可知E点为锚固点，即为弯矩零点，则E点的支撑力RE和墙前被动土压力对板桩底端的力矩相等，由此可求得x：RE*x=γ（KKp-Ka）x3由图3可求得RE：RE=RE1+RE2+RE3RE1=qCa2/2l=66.5×1.52/2×3.9=19.2KNRE2=（qC-qD）a2/3l=15.3×1.52/（3×3.9）=2.9KNRE2=qDb（3-2*b/l）/6=81.8×2.4×（3-2×2.4/3.9）/6=57.9KNRE=19.2+2.9+57.9=80KNx=6*RE/18*（KKp-Ka）=3.7m则板桩的入土深度为：T=1.1×（y+x）=6.7m3、C点横梁（纵桥向19.5m）验算C点处横梁承受相邻两跨（BC、CE）各半跨上的土压力：qC=γ*Ka*HC*（HBC+HDE）/2γ：粘性土容重，γ=18KN/m3;Ka：主动土压力系数，为0.568，Ka=tg2（45。-φ/2），内摩擦角φ=16。。HC：横梁距基坑顶的距离，为6.5m；HBC：BC间距，为3.5m；HCE：CE点间距，为偏于安全取5.31m；则qC=292.7KN/mC横梁上的支撑水平间距为3m，按三跨等跨连续梁计算偏于安全，则横梁上最大弯矩为：Mmax=0.1×qC*l2=263.4KN.mW=Mmax/[σ]W：横梁的截面抵抗矩；[σ]：A3钢的容许抗弯强度，为145Mpa；则：W=1816.6cm3横梁选用I50c工字钢，W=2080cm3＞1816.6cm3可以4、C点支撑（横桥向16.5m）验算支撑水平间距为3m，则每根支撑上的轴向压力为：RC=qC*3=878.1KN拟采用2[40c槽钢长细比：λ=l/Il：支撑长度，取1600cm；i：支撑回转半径，i=14.71cm；λ=108.7，由《结构设计规范》查得稳定系数为：φ=0.474支撑容许抗压强度为：σ=N/φ*AN：支撑的轴向压力，N=RC=878.1KN；A：支撑的截面积，A=2A[40c=2×91.04=182.08cm2；σ=101.7Mpa＜[σ]=140Mpa可以A点横梁、支撑受力与基坑完成后情况相同，验算见后；B点横梁、支撑受力小于C点支撑拆除后（基坑完成钢筋绑扎前）受力情况，以后一情况为准。二、C点支撑拆除（基坑完成后钢筋绑扎前）钢板桩验算1、钢板桩验算混凝土垫层浇筑完成后，为方便钢筋绑扎施工，原地面Ah3=0.9mC点横梁及支撑要拆除，拆除后板桩底部BD跨Bh2=2.1m可用一端固定，一端铰支计算偏于安全。h1=4.5m受力土如下：PDD砼垫层qDqBD4.5mB图4钢板桩上B点的主动土压力强度为：PB=γHKaγ：粘性土容重，γ=18KN/m3;H：主动土压高度，H=h2+h3=3mKa：主动土压力系数，为0.568，Ka=tg2（45。-φ/2），内摩擦角φ=16。。则：PB=30.7KN/m2;分布在1延米(2.5块)钢板桩上的压力为:qB=1*PB=30.7KN/m;同理：qD=76.7KN/m;图4受力情况又可分解如下：qD-qBqBD1BD2B图5情况1：在x=3l/8处，板桩的弯矩最大Mmax1=9（qD-qB）L2/128=109.2KN.m情况2:在x=0.447l处，板桩的弯矩最大Mmax2=0.02989qBL2=27.8KN.mBD段的钢板桩所受的最大弯矩小于:Mmax1+Mmax2=137KN.m拉森Ⅳ型钢板桩1米宽截面抵抗矩为2037cm3,则最大抗压强度为:σ=MmaxCE/W=137KN.m/2037cm3=67.3Mpa＜[σ]=170Mpa安全2、B点横梁（纵桥向19.5m）及支撑（横桥向16.5m）验算⑴横梁验算B点横梁承受一半AB与BD段的土压力强度:qB=γ*Ka*HB*（h2+h1）/2γ：粘性土容重，γ=18KN/m3;Ka：土的压力系数，为0.568，Ka=tg2（45。-φ/2），内摩擦角φ=16。。HB：横梁距基坑顶的距离，为：h2+h3=3m；H2：AB点间距，为2.1m；H1：BD点间距，为4.5m；则qB=101.2KN/mB横梁上的支撑最大水平间距为5m，相邻跨间距为2.5m，按三跨不等跨计算偏于安全，则横梁上最大弯矩为：Mmax=0.219×qB*2.52=138.5KN.mW=Mmax/[σ]W：横梁的截面抵抗矩；[σ]：A3钢的容许抗弯强度，为170Mpa；则：W=814.8cm3横梁选用I36a工字钢，W=875cm3＞814.8cm3可以⑵支撑验算支撑最大水平间距为5m，相邻跨为2.5m，则每根支撑上的轴向压力为：RB=qB*（5+2.5）/2=379.5KN拟采用2[32b槽钢长细比：λ=l/Il：支撑长度，取1600cm；i：支撑回转半径，i=12.11cm；λ=132.1，由《结构设计规范》查得稳定系数为：φ=0.372支撑容许抗压强度为：σ=N/φ*AN：支撑的轴向压力，N=RB=379.5KN；A：支撑的截面积，A=2A[32b=2×54.9=109.8cm2；σ=34.5Mpa＜[σ]=140Mpa可以3、A点横梁（纵桥向19.5m）及支撑（横桥向16.5m）验算⑴横梁验算A点横梁承受一半AB与全部h3段的土压力强度:qA=γ*Ka*HA*h2/2+γ*Ka*HA*h3γ：粘性土容重，γ=18KN/m3;Ka：土的压力系数，为0.568，Ka=tg2（45。-φ/2），内摩擦角φ=16。。HA：横梁距基坑顶的距离，为：h3=0.9m；h2：AB点间距，为2.1m；h3：A点距基坑顶的距离，为0.9m；则qA=17.9KN/mA横梁上的支撑最大水平间距为5m，相邻跨间距为2.5m，按三跨不等跨连续梁计算偏于安全，则横梁上最大弯矩为：Mmax=0.219×qA*2.52=24.5KN.mW=Mmax/[σ]W：横梁的截面抵抗矩；[σ]：A3钢的容许抗弯强度，为170Mpa；则：W=144.1cm3横梁选用I18工字钢，W=185.4cm3＞144.1cm3可以⑵支撑验算支撑水平间距为2.5m+5m+2.5m，则支撑上的最大轴向压力为：RA=qA*（5+2.5）/2=67.1KN拟采用[32b槽钢长细比：λ=l/Il：支撑长度，取1650cm；i：支撑回转半径，i=12.11cm；λ=132.2，由《结构设计规范》查得稳定系数为：φ=0.372支撑容许抗压强度为：σ=N/φ*AN：支撑的轴向压力，N=RA=67.1KN；A：支撑的截面积，A=A[32b=54.9cm2；σ=32.8Mpa＜[σ]=145Mpa可以三、横桥向（16.5m方向）横梁及角撑验算1、A`点横梁（横桥向16.5m）及角撑验算22513002⑴横梁验算19.5m330α=34.2。由二中的3知A`点横梁承受的土压力强度:330β=38.7。q`A=qA=17.9KN/m图6A`横梁上的角撑水平间距为3.3m，按简支梁计算偏于安全，则横梁上最大弯矩为：Mmax=qA*l2/8=24.4KN.mW=Mmax/[σ]W：横梁的截面抵抗矩；[σ]：A3钢的容许抗压强度，为145Mpa；则：W=168.3cm3横梁选用I18工字钢，W=185.4cm3＞138.6cm3可以⑵角撑验算角撑水平间距为3.3m，则每根角撑上的轴向压力为：R`A1=qA*3.3/cosα=97.35KN拟采用[20b槽钢长细比：λ=l/Il：角撑长度，l=2252+3302=399.4cm；i：角撑回转半径，i=7.64cm；λ=52.3，属于短粗杆,不必进行稳定验算角撑容许抗压强度为：σ=N/AN：角撑的轴向压力，N=R`A1=97.35KN；A：角撑的截面积，A=A[20b=32.83cm2；σ=29.7Mpa＜[σ]=140Mpa可以R`A2=qA*3.3/cosβ=103.2KN拟采用[20b槽钢长细比：λ=l/Il：角撑长度，l=(225+300)2+(330+330)2=843.3cm；i：角撑回转半径，i=7.64cm；λ=110，由《结构设计规范》查得稳定系数为：φ=0.469角撑容许抗压强度为：σ=N/φAN：角撑的轴向压力，N=R`A2=103.2KN；A：角撑的截面积，A=A[20b=32.83cm2；σ=54.8Mpa＜[σ]=140Mpa可以2、B`点横梁（横桥向16.5m）及角撑验算⑴横梁验算由二中的2知B`点横梁承受的土压力强度:q`B=qB=101.2KN/mB`横梁上的角撑水平间距为3.3m，按简支梁计算偏于安全，则横梁上最大弯矩为：Mmax=qB*l2/8=137.8KN.mW=Mmax/[σ]W：横梁的截面抵抗矩；[σ]：A3钢的容许抗压强度，为140Mpa；则：W=984.2cm3横梁选用I40b工字钢，W=1139.0cm3＞984.2cm3可以⑵角撑验算角撑水平间距为3.3m，则每根角撑上的轴向压力为：R`B1=qB*3.3/cosα=403.8KN拟采用[32b槽钢长细比：λ=l/Il：角撑长度，l=2252+3302=399.4cm；i：角撑回转半径，i=12.11cm；λ=33，属于短粗杆,不必进行稳定验算角撑容许抗压强度为：σ=N/AN：角撑的轴向压力，N=R`B1=403.8KN；A：角撑的截面积，A=A[32b=32.83cm2；σ=73.6Mpa＜[σ]=140Mpa可以R`B2=qB*3.3/cosβ=427.9KN拟采用[32b槽钢长细比：λ=l/Il：角撑长度，l=(225+300)2+(330+330)2=843.3cm；i：角撑回转半径，i=12.11cm；λ=69.6，由《结构设计规范》查得稳定系数为：φ=0.731角撑容许抗压强度为：σ=N/φAN：角撑的轴向压力，N=R`B2=427.9KN；A：角撑的截面积，A=A[32b=32.83cm2；σ=106.6Mpa＜[σ]=140Mpa可以3、C`点横梁（横桥向16.5m）及角撑验算⑴横梁验算由一中的3知