主墩鋼板樁圍堰受力計算書

某大橋主墩水中承臺鋼板樁圍堰設(shè)計書一、工程概況某大橋主墩河床標(biāo)高較高，其承臺施工適宜于采用鋼板樁圍堰，本設(shè)計書以河床標(biāo)高最低的32#墩作為算例。承臺平面尺寸為9.5×35.9m,厚度為4m,擬采用德國拉森(Larseen)Ⅳ型鎖口鋼板樁施工。橋位處最高潮水位6.0m,最低潮水位3.8m,最大水流速度V=1.50m/s,河床標(biāo)高為-1.5m。河床地質(zhì)情況為，上覆為較薄沖積層，其次為淤泥質(zhì)亞粘土（流塑狀），內(nèi)摩擦角ψ為7°，粘結(jié)力c為4.1kPa，天然容重γ為16.9KN/m3，地基容許承載力[σ]=50kPa。二、地基承載力驗算主墩承臺共分三層澆筑，底層、第二層及頂層厚度分別為1.5m、1.25m及1.25m，設(shè)計要求”每澆一層間隔時間7～12天，同時下層混凝土應(yīng)達(dá)到80%強(qiáng)度才能澆筑上層混凝土”。因此地基承載力驗算，如果底層混凝土能承重第二層混凝土，則地基承載力可只考慮底層混凝土的施工荷載。首先，計算底層混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%設(shè)計強(qiáng)度即強(qiáng)度為28MPa的承載力,容許抗拉應(yīng)力[σ]=1.2MPa。因為主墩承臺為群樁，底層混凝土為雙向板，但為簡化計算（且偏于安全），按樁的最大間距5.6m單向簡支板計算，取板寬1m。q=24×1.25(第二層混凝土重量)+26×1.5(底板自重)+2.0(振搗荷載)=71kPa/m則最大彎矩Mmax=1/8×71×5.62不考慮低層鋼筋的作用,以混凝土作為受力截面,其最大拉應(yīng)力為σl=M/(bh2/6)=6×278.32/(1×1.52)=742.2kPa=0.74MPa＜[σ]=1.2MPa,故安全，底層混凝土不會出現(xiàn)裂縫。其次，驗算基底承載力，基底荷載為σ=1.5×24+2=38kPa＜[σ]=50kPa。故基底承載力完全滿足要求(尚未考慮4.2m砂墊層的應(yīng)力擴(kuò)散作用)。施工時,基底填砂應(yīng)邊分層填砂邊抽水,緩慢均勻加載,既可提高砂墊層的密實度也確保地基的穩(wěn)定性。二、鋼板樁受力分析湯煮悟鋼板樁主要承梯受水壓力（靜沒水壓力與動水樹壓力）及土壓遵力（外側(cè)為主疫動土壓力，內(nèi)宏側(cè)為被動土壓漂力），為簡化戀且偏于安全計魯算合,搬只考慮淤泥質(zhì)畜亞粘土甩層噴(推不透水稈層納)鼠土壓力，土壓今力按朗金理論忘計算。譜沒于圍堰頂部蝕6.0m幕標(biāo)狠高意(瀉即最高水位因處怠)六設(shè)一道內(nèi)支甘撐貨,讀承臺底部鋪筑笛30cm趕厚傲C2虧5稠混凝土墊亂層等,法墊層底面標(biāo)高督即吹填砂頂面菜標(biāo)高則為姿2.7m戶。侵圍堰內(nèi)抽水慢填砂標(biāo)高禍2.瑞7超0m番時且在最高潮談水位款6.0m憤時姓，鋼板樁王為最不利受力例工況。車鋼板樁主要受隙力荷載為階一驟)反主動土壓力奮為常Pa=tan撫2博（晌45°周-危ψ甜/茶2?。┖埂炼?單γ籌h+辭75唇)-言2c蠢ta束n春（梅45°世-擔(dān)ψ四/禽2降）糞植絨膀=13.23炊h+51.4小5娘蒼慌式中：蝶h陶為鋼板樁入土徐深度，香淤泥質(zhì)亞粘土送層徹ψ潛=7葛°古，至c=嚴(yán)4.1kPa王,信γ順=16.9K蔑N/m予3方二裝)剖被動土壓力為險分兩層計御算型,縣其蹦一洪,吵填縮砂萍(醋粉以細(xì)免,就ψ捐=蘭18抱°,c=0賓,盟γ翻=午18KN/m墊3濤,悉填砂高度借4.2m遣),屆Pp=ta譜n努2謹(jǐn)（占45°汁+棉ψ侍/散2鑼）手×山γ寸h畢=143.2簽2kPa虛(頑基底即砂墊層欠底叛部知)怨其歸二犯,殿入土的淤泥質(zhì)交亞粘土槳層雙(初ψ飼=7°,c=館4.1kPa洲,毀γ慈=16.9K卷N/m踐3需)梁Pp=tan先2向（掩45°朱+鞏ψ趕/皺2劑）倆×漂(禾γ故h+嚇4.2×18延)拍+色2c次ta李n街（載45°躺+挎ψ稿/勁2騾）沫=21.撐59h+10累5.85殺三凝)叔流水壓力咸為泉P=kH妻B桌γ而V礎(chǔ)2啦/條（睡2g雀）噴其中拿：暫k周—脈—耍形狀系數(shù)，槽胞型鋼板樁圍堰推取救1器8?！?捏0抄，本例崖取做20忘H漆—爆—夏水深適（押m姻）南,公取最高水位計阻算即蝦6糞.盟0+1禁.5=貢7.5汽m碗B侮—檔—槽寬度，薄取玻1.踢0原為單元計算奮γ—戲—陣水的容重，智取嶺1習(xí)0略.0kN/m醒3泄V殲—枕—寧流速，拜1曠.抄5孩m薪/s酷則問P=20×埋7.5職×1×10×寫1.5響2聞/(2×9.夢81)=矛172.0會KN/m葵作用點在水氣面帝下默2/腎3兵處來,蜜即欄最高水面下托5滾.蹲0m做深睜的強(qiáng)1.浪0賢m紹標(biāo)高處拿四輝)蘋靜水壓暈力矩Pj奇=銷γ殘H=10H(椒KN/m)=班75階kPa值(鈔河床晴處萄)堤三、鋼板樁入應(yīng)土深度計算書按淺埋法計算代鋼板樁入土深遷度焦t組，即鋼板樁外昏側(cè)主動土壓力錫及動、靜水壓縫力與鋼板樁內(nèi)功側(cè)被動土壓力箱（填砂、土層誦）對內(nèi)支撐棗點蓬A(yù)膜的力矩平衡來耍確定鋼板樁入朝土深度。被動折土壓力考纖慮竿1.2煉5獄安全系數(shù)。啄受力圖如鋼板責(zé)樁外力示意圖蹦。繳1格、主動土壓力凝對稱A嗎點的力朽矩音M波a濤（境A否）境M弦a活（爛A景）砌=1/2×7鉆5×7.5×搖2/3×7.包5+172.視0×2/3×育7.5+51忘.45×h×君(h/2+7伙.5)岔+h/2×(范2h/3+7巡.5)桶2晴、被動土壓力粥對借A條點的力羞矩卻M慌p橡（緩A麗）狼M麥p臂（族A衫）吸=1/2×1儀43.22×做4.2×(2疼/3×4.2盜+3.3)+謎105.85珠×h×(h/蛋2+7.5)鑼+1/2×h武×21.59規(guī)h×(2h/涉3+7.5)繁3錦、求入土深塌度甚t材由啄M脖p室（棉A趨）晨/1.25=拜M榮a誘（耀A基）解燃得曲:槳鋼板樁最小入臣土深度迫為辰h=眼2.4m增鋼板樁入土深患度取最小入土境深鐮度殺1.部5型倍兩,務(wù)即洗t=1.5h雪=蟲3.6m迅,惑取遺4m期。慘4漫、鋼板樁長度且及標(biāo)高計算御頂面標(biāo)高較最蹲高潮水位高恥0.5m威,彼即具標(biāo)高嗚6.5m漁;兇樁主底標(biāo)高練為杜-1.5仍(磁河床底標(biāo)守高讓)-4.0健(添入土深殿度祥)=-馳5.5m薯;笨鋼板樁長度寬為疼6.5-(-爺5.5)=部12m乏(期標(biāo)準(zhǔn)話件鞏)籃四啊、鋼板樁及內(nèi)野支撐受力驗算扎1光、鋼板樁入支慣撐反露力篩R株A歷按取鋼板樁受姿力平衡進(jìn)行計鏈算，并考慮侍被陜動土壓旋力煮1.2巨5過安全系街?jǐn)?shù)片,勝即喊R車A例=Ea+P+夫P拐j啦-Ep/1.水25昏式悉中飛:E欺a掛、讓E短p優(yōu)分別為主動壓鮮力和被動土壓玉力的合力，為信偏于安全，均豈取停2.4m電的最小入土深莊度予以計悲算沈;冒攪P仗、暴P值J品分別犁為動水壓力和歌靜水壓力的合忘力楊經(jīng)計算求得搞，影R燕A撓=136.6絡(luò)kN浸(漠每延米支撐受談力悲)處2稻、鋼板樁承受若最大彎矩釘剪力為零處即田為最大彎矩，戚從受力圖知，耕動水壓力作用余點智B蛇處即為最大彎潔矩辨Mmax噸Mmax=1納3生6.6惰×5-1/2屑×5×50×抹5/3=47規(guī)4.9KN.枯m粒(敲每米鋼板懶樁飛)并練1京米棉寬的拉需森咳(Larse死en垂)緊Ⅳ條型鋼板樁的各向質(zhì)量特性港為鳴:狗W=滅2037cm前3掘,毯橫截面積擱78.88c并m滴2給σ異=M/W=諒474.9染×10竊6襲/2037×俱10搏3濤=吳233.1郊Mp關(guān)a疾＜浴[霜σ舒]=2彩40榨Mpa澇,津安全腔τ搬=楊1366絡(luò)00/788帆8=榆17.3襖MP有a庭＜勇[信τ速]=125M求pa林,曉安全退五員、管涌安全系決數(shù)計算粥按《簡明施工炭計算手冊》，采管涌安全系數(shù)葛：捷K男=者（瓜H+2親t鴉）佛γ報浮抬/房（歡H敞γ餅w茂）刃≥島1.蘆5罰時押,蘋則坑底安葵全則,朋不會發(fā)生管涌章現(xiàn)象。卻式售中珍:嫂眠γ禍浮占—筒—解為土的浮容重螺，證即瘡16.9-1喇0=6.9k籍N/m宜3替倍書γ您w桿—西—配為水的容重，現(xiàn)取煩10kN/m防3敗H省—邁—怪為水頭差，即宿6.0德+榴1急.5=拘7.5裳m亮t共—沒—歉鋼板樁入土深糊度，取差4莖m彼則請K偵=禍（爭7.5歉+2×副4草）對×6.9/(癢7.5董×愚9.8含)=1.氣5劍≥痰1.5載,罷安手全掛!醬六昆、內(nèi)圍顏令略(米支士撐召)源受力計算叉擬于圍堰頂部專即最高水位排6.0m默處們設(shè)一道內(nèi)支撐烤，圍令采用冒2儲Ⅰ太45盡,子橫支撐及斜支扎撐采用冶φ犁63與0局壁厚所6mm排鋼管能。詢驗算長邊（假內(nèi)設(shè)不計斜支撐抱受俱力滲,航按三不絕等拒跨斬連續(xù)梁凈進(jìn)行簡化計算誰）鼻根據(jù)以上受力楚簡圖知：民中間支點織B郊處反彎矩最軍大殊Mmax=-團(tuán)827.6歲kN.m吼中間辟支點強(qiáng)B壟處結(jié)剪力優(yōu)最大截Qmax=寶614.7K旋N奧中間支覽點披B復(fù)反力最基大撞Rmax=5教47.7+6盾14.7=1不162.4無kN貢2涂Ⅰ宅56b鋼的截面特性崗為冶W=聚4892.0聽cm恥3溪,為腹板斷面撥積冤A=1.饑4莖5×慮56糟×2囑=用162.4估cm預(yù)2恥則冰σ圍=Mmax/劫W=絕827.6蠅×10柏6旁/鼓4892彈×10蓮3得=役169.1消Mp研a燃＜慶[榨σ川]=改170牧Mpa褲,葵安全偉τ掩=Qmax/糖A=燙614700脫/定1煎6240喚=堡37.9夾MP山a珍＜扇[援τ針]=125M薦pa鞏,陽安全量二離)辦驗算短秋邊灌(齊按殖三不等跨連續(xù)預(yù)梁計壽算寺)姑Mmax=頌212.7珠kN.m佛Qmax=唉301.0薯kN節(jié)2錦Ⅰ騾56喘b榴的截面特性型為獻(xiàn)W=邀4892.0殿cm芝3羞,五腹板斷面現(xiàn)積沾A=1.45案×56×2=繞162.4c劉m傘2銷則懼σ飛=Mmax/詳W=212.蟻7×10勇6剛/究4892皺×10周3狡=括43.5剖Mp木a圈＜續(xù)[繭σ撕]注=170粱Mpa薯,揚(yáng)安全維τ羅=Qmax/槳A=3010粥00/易162.4深=臭18.5警MP悉a躬＜餓[天τ卵]=125M宴pa屯,決安全檢三慎)必中間橫支撐壓楊桿驗算拖最大反力樓為閥N=抵614.7固kN沙,振采用廁φ哀63倚0戲壁厚念6mm完鋼管亞鋼管始自重為展1227惜N/m鑒,雄其產(chǎn)生的彎矩拐為園Mmax=1晶/8×qL裂2悔=1/8×硬1227比×堪11.04番2煩=1改8696.0付N.m隱支撐桿為壓桿斤構(gòu)尊件景,彎按下式計算壓斗桿應(yīng)對力紡σ糠σ錢=N/欺(描φ耕x亡A)秒+屢β叛x見M/辭(冬γ展x圖W(1-0.板8N/N末Ex理))玉式惕中聚:N懸Ex片翻—鎖—返歐拉臨界力，滲為壇π歸2耕EI/L修2摧=勇126130炭621填（舍N商）椅I=訴75612.筒3你cm瓣4鋸，盤E=2.06雕×10熄6窯MPa先φ老x卵為彎矩作用平論面內(nèi)的軸心受薦壓構(gòu)件穩(wěn)定系以數(shù)，根類據(jù)某λ事=L/i=L留/(I/A)捷1/2拜=薯1104悔/(嬸75612.方3擺/鏟156.32饅)濤1/2紗=茶50填≤售[煮λ夸]=100微,套結(jié)構(gòu)可不作穩(wěn)帽定性驗算，并寒查得傍φ淚x恭=0.郊9棋(媽偏安匆全評)離W饒為截面抵抗矩原1823.2遮cm冷3婆β灣x肺為等效彎矩系百數(shù)蔽,墻取頌1.0張γ哄x頓為胸與堂W牙相應(yīng)的截面塑冒性發(fā)展系粥數(shù)篇,穿取塊1.05心A善為截面積棚156.32坊cm紫2侄則弊σ察=賭6147陸00/(0.凡9晶×蒙15632弊)+挎186960瞞00豬/(1.05綱×迅182320井0疼×搏8×蛛614700搖/牢126130喝621腦)銳）殼=葡54.5MP遣a制＜雞[國σ匠]=寄170徹Mpa扭,魯安全奶六、鋼板樁圍飲堰施工要求忘鋼板樁入土深蠟度卡5~瘋8魔米潮為宜，但不少膊于院4潤米蠻，可根據(jù)河床刻標(biāo)高進(jìn)行確定豐，但堰頂標(biāo)高球不得低于霞6.5m化；內(nèi)圍令設(shè)應(yīng)蘭在標(biāo)高龜6.女0姜米軍處。煙二）圍令與鋼顫板樁之間、與巡橫（斜）支撐即之間均為焊接問，確保焊接質(zhì)銳量；且鋼板與扇圍令之間的凹槽口用木楔塞緊待；凸板如有變喬形與圍令工字律鋼間有間隙則辦應(yīng)補(bǔ)焊鋼板（憂或型鋼）；特皺別應(yīng)重視圍堰館四角的加固焊橡接不得有松動駐；鋼板樁合攏羨后應(yīng)迅速安裝犁內(nèi)支撐系統(tǒng)。敲三）施工前應(yīng)盒對鋼板樁進(jìn)行析校正（用一根證標(biāo)準(zhǔn)的鋼板樁濕作鎖口檢查）堂，確保鎖口吻我合，并栽按醉2~虹4壟塊鋼板樁為一胳組提前在岸上佳組拼好后，一乎次插打。賞四）鋼板從上諒游一角處開始淡插打，利用液內(nèi)支撐作翼導(dǎo)向框自上游路向下游施工，煎并在下游用異感形板合攏；名內(nèi)支撐直接直算承于鉆孔平臺宿的省φ覺80撲0仔鋼管樁上（鋼帖管樁頂面標(biāo)高放5.7m鷹。循五）邊抽水邊撫順著鋼板樁的芬接縫下溜干細(xì)速砂或鋸木屑、征粉煤灰（煤碴仰）填充物，蠢借助水壓力將踢填充物吸入接咬縫內(nèi)而堵漏防兄滲，對于