鋼板樁圍堰計算書

1、 蘇州西全橋主墩鋼板樁圍堰計算書一、 工程概括蘇州西全橋跨望虞河為（48.75808048.75）米一聯(lián)四跨連續(xù)梁形式。35、36主墩位于望虞河中。主墩承臺平面尺寸為10.4×18.2米，高度為4米，其上為6.6×12米，厚度1.5米的加臺。主墩樁基為15根1.5米鉆孔樁。35、36主墩承臺結(jié)構(gòu)尺寸如下：編 號平面尺寸（m）高度（m）承臺底標(biāo)高（m）承臺頂標(biāo)高（m）3510.4×18.2411.4577.4573610.4×18.2411.3377.337二、圍堰的布置及計算假設(shè) 1、圍堰的布置在比較2個墩的承臺底標(biāo)高及河床標(biāo)高后，擬以35墩為例，進行鋼

2、板樁圍堰的設(shè)計、計算。鋼板樁的具體布置如下圖：2、計算假設(shè)本計算中土層參數(shù)根據(jù)項目部提供的土層資料，按經(jīng)驗取值如下：編號土層名稱土層頂 標(biāo)高土層底 標(biāo)高容重（kN/m3）內(nèi)摩擦角（o）粘聚力（kPa）（1）黏 土4.56.819.52010.5（2）2粉 砂-6.8-16.02024.510圍堰設(shè)計時計算水位按2.0m考慮。三、鋼板樁圍堰設(shè)計 1、土壓力計算本工程土壓力計算采用不考慮水滲流效應(yīng)的水土分算法，即鋼板樁承受孔隙水壓力、有效主動土壓力及有效被動土壓力。以水位標(biāo)高2.0以基準，計算各高度點的水壓力、有效土壓力。（1）、主、被動土壓力系數(shù) 黏 土：Katg2(45-)0.49， 0.7

3、Kptg2(45+)2.04， 1.428 粉 砂：Katg2(45-)0.414， 0.643 Kptg2(45+)2.417， 1.555（2）、有效主動土壓力的計算 a、h6.5m時， Pa=0 b、h8.8m（上）時，Pa=0.49×9.5×2.32×10.5×0.73.99KN/m2，取Pa=0 h8.8m（下）時，Pa=0.414×10×2.32×10×0.643-3.338KN/m2，取Pa=0 c、h20.5m時，Pa=0.414×（9.5×2.310×11.7）2&#

4、215;10×0.64344.6 KN/m2（3）、孔隙水壓力的計算a、h6.5m時， Pw65 KN/m2 b、h8.8m時， Pw88 KN/m2 c、h20.5m時， Pw205 KN/m2 （4）、土壓力合力a、h6.5m時， Pa65 KN/m2 b、h8.8m時， Pa88 KN/m2 c、h20.5m時， Pa44.6205249.6 KN/m22、各施工工況及內(nèi)力計算 本圍堰施工時，按上層支撐已安裝，并抽水（吸泥）至待安裝支撐下100cm 處，計算各支撐在各階段可能出現(xiàn)的最大反力和鋼板樁最大內(nèi)力。根據(jù)施工工序，分為四個工況；工況一、圍堰第一道支撐加好后，抽水到4.0m

5、標(biāo)高時；工況二、圍堰第二道支撐加好后，抽水、吸泥到8.0m標(biāo)高時；工況三、圍堰第三道支撐加好后，向圍堰內(nèi)注水至圍堰外標(biāo)高，圍堰內(nèi)吸泥、清淤到13.957m標(biāo)高時；工況四、圍堰封底砼澆注并達到設(shè)計強度后，圍堰內(nèi)抽水完成后。在計算時，各階段鋼板樁計算長度按等值梁法確定，從主動土壓力與被動土壓力相等的反彎矩截面（即凈土壓力為零或彎矩為零）截斷形成等值梁計算支撐反力和鋼板樁彎矩。工況一：圍堰第一道支撐加好后，抽水到4.0m標(biāo)高時；有效被動土壓力：h6.5m時，Pp2×10.5×1.42830 KN/m2h8.8m（上）時，Pp2.04×2.3×9.53074.6

6、 KN/m2考慮板樁與土體的摩擦，被動土壓力系數(shù)提高K1.6，則： h6.5m時，Pp48KN/m2，Pw5 KN/m2h8.8m（上）時，Pp119.4 KN/m2，Pw28 KN/m2 則，h6.5m時，Pp53 KN/m2 h8.8m（上）時，Pp119.428147.4 KN/m2土壓力分布圖如下： 截取等值梁計算支撐反力和鋼板樁彎矩如下： 工況二：圍堰第二道支撐加好后，抽水、吸泥到8.0m標(biāo)高時；有效被動土壓力：h10m時，Pp2×10×1.55531.1 KN/m2h20.5m時，Pp2.417×10.5×1031.1284.9 KN/m2考

7、慮板樁與土體的摩擦，被動土壓力系數(shù)提高K1.62，則： h10m時，Pp50.4 KN/m2，Pw0 KN/m2h20.5m時，Pp461.5 KN/m2，Pw105 KN/m2 則，h10m時，Pp50.4 KN/m2 h20.5m時，Pp461.5105566.5 KN/m2土壓力分布圖如下： 截取等值梁計算支撐反力和鋼板樁彎矩如下：工況三：圍堰第三道支撐加好后，向圍堰內(nèi)注水至圍堰外標(biāo)高，圍堰內(nèi)吸泥、清淤到13.957m標(biāo)高時；有效被動土壓力：h15.957m時，Pp2×10×1.55531.1 KN/m2h20.5m時，Pp2.417×4.543×

8、1031.1141 KN/m2考慮板樁與土體的摩擦，被動土壓力系數(shù)提高K1.62，則： h15.957m時，Pp50.4 KN/m2h20.5m時，Pp228.42 KN/m2土壓力分布圖如下： 截取等值梁計算支撐反力和鋼板樁彎矩如下：工況四：圍堰封底砼澆注并達到設(shè)計強度后，圍堰內(nèi)抽水完成后。土壓力分布圖如下：各道支撐在四個工況下的最大反力作為圈梁的設(shè)計依據(jù)，則第一至第三道支撐的支撐反力依次為：R178.9 KN/m R2305.4 KN/m R3486.7 KN/m 鋼板樁在各工況下所受的最大彎矩：Mmax210.7 KN.m，鋼板樁擬采用拉森型，其慣性矩為56700cm4/m, 截面彈性模

9、量為2700cm3/m,鋼材材質(zhì)為 SY295。=78.04 Mpa 0.6×295177 Mpa，符合要求。3、坑底土抗隆起驗圍堰在水下清淤到13.957m標(biāo)高處，須驗算坑底的承載力，如承載力不足，將導(dǎo)致坑底土的隆起，所以必須要求鋼板樁有足夠的入土深度。 本工程坑底抗隆起驗算采用滑動圓滑分析法，以坑底O為圓心，以鋼板樁入土深度OB為半徑作圓交坑底水平線于E、F，再由E作垂直平方線交河床面于D。則，抗滑力矩C1H （10.5×2.310×7.157）×4.5433.14×4.5432×101082.9滑動力矩×(9.5

10、15;2.3+10×7.157) ×4.5432 =964K1.12 1.1，可滿足坑底抗隆起驗算！4、封底砼厚度計算封底砼達到設(shè)計強度后,抽干圍堰內(nèi)的水。此時封底砼受到由于內(nèi)外水土壓力差形成的向上的水的浮力P，封底砼必須在自重G、與鋼護筒的粘聚力N1及與鋼板樁的粘聚力N2作用下抵抗水的浮力P。本工程擬定封底砼標(biāo)號為C25，取其設(shè)計值ftd=1.23MPa，考慮施工階段混凝土的允許彎拉應(yīng)力取1.5倍安全系數(shù)，則=0.82MPa，鋼護筒與封底混凝土間握裹力=0.12Mpa。砼封底厚度為2.5m, 考慮到封底砼頂面浮漿的存在，則封底砼在計算時取有效厚度為2.0 m。（1）、砼抗

11、浮力計算水的浮力 P=1000×9.8×15.957×(13.2×20.4-15×3.14×0.752) 3796.7t封底砼自重G2.3×(13.2×20.4-15×3.14×0.752)×2.01116.8t封底砼與鋼護筒的粘聚力N12×3.14×0.75×2.0×15×121695.6t 封底砼與鋼板樁的粘聚力N2（13.220.4）×2×2×121612.8t GN1N21116.81695.616

12、12.84425.2 t P，滿足要求！ (2)、封底混凝土拉應(yīng)力計算 由于承臺封底混凝土與鋼護筒及鋼板樁形成握裹支撐，其力的傳遞較為復(fù)雜，根據(jù)本承臺樁基布置情況，將封底砼看成承受均布荷載的三邊固定、一邊簡支的面板結(jié)構(gòu)。則，作用在砼梁上的荷載p15.957×102.0×23113.6 KN/m2 Mx0.060.06×113.6×3.92103.7 KN.mMy0.0550.055×113.6×3.9295.03KN.m 5、內(nèi)支撐的設(shè)計計算本工程中支撐圈梁采用H588型鋼，支撐鋼管采用530（壁厚10mm）和630（壁厚12mm）。

13、 H588型鋼的截面特性如下： A=18576mm2 I=113283.85cm4 W=3853.2cm3530（壁厚10mm），其截面特征如下：A=16336.3mm2 W=4.17×106mm3 I5.52×108mm4; i=183.88mm 單位重量：q=128.24kg/m630（壁厚12mm），其截面特征如下：A=23298.1mm2 W=7.064×106mm3 I11.13×108mm4; i=218.5mm單位重量：q=182.9kg/m第一道支撐經(jīng)SAP2000計算結(jié)果如下：（彎矩圖）（軸力圖）a、由計算可知，圈梁最不利荷載出現(xiàn)在長邊圈梁上，Mmax153.51 KN·M， Nmax=497.5 KN則，±+=26.8+37.9=64.7 MPa, 強度符合要求！b、支撐鋼管所受最大軸力N591.5KN，計算長度L4.2 m,由=22.8 ; 查表得：0.96337.6 MPa,整體穩(wěn)定性符合要求！第二道、第三道支撐布置、材料規(guī)格均相同，取受力較大的第三道支撐驗