16m长钢板桩围堰结构计算.doc

钢板桩围堰结构计算
1、设计参数
（1）主跨墩处河道内主要为砾砂土，其土体力学性能如下：
土体容重： r=18KN/m3
土体内摩擦角： φ=36°
（2）钢板桩力学性能：
钢板桩采用IV 型拉森桩，重量75kg/m，每1米宽截面模量W=2037cm3,允许应力为[σ]=210Mpa。
（3）承台尺寸：8.4m×12.3m×3.5m，围堰尺寸：10.8m×15.5m。
（4）计划采用拉森Ⅳ钢板桩,技术参数:
宽度
高度
单位重
截面模量w
400mm
155mm
77.7
2037cm3
（5）根据地质情况（见图1）
20m范围加权平均：

主动土压力系数：Ka＝tg2（45－φ/2）＝0.60
被动土压力系数：Kp＝tg2（45＋φ/2）＝1.668
2、计算内容
（1）内支撑层数及间距
按照等弯矩布置确定各层支撑的间距，根据拉森Ⅳ型钢板桩承受的最大弯矩确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度：
＝
γ：取加权平均16.5，
h1＝0.88h＝2.62m
h2＝0.77h＝2.29m
h3＝0.65h＝1.94m
根据具体情况，确定采用的立面布置形式如下图所示：

（2）计算板桩墙上土压力零点离开挖面的距离y，在y处板桩墙的被动土压力等于板桩后的主动土压力：
γKKpy＝γKa（H＋y）
y＝
式中K-主动土压力修正系数，取1.2
（3）钢板桩零点以下入土深度x的确定：
由力矩分配法计算的如下：
P0=47.7KN
P1=8.2KN/m
P2=63.3KN/m
P3=129KN/m
P4=80.1KN/m
最大弯矩在8.9m处,Mmax=98.3KN.M
采用等值梁法计算原理，土压力零点处的支撑反力与该点以下钢板桩土压力对桩底的力矩平衡，假设土压力零点以下钢板桩零点以下钢板桩埋深为x，建平衡方程。
P0＝
x＝＝＝3.52m
钢板桩入土深度t0＝x＋y＝3.81＋3.52＝7.33m，则t＝1.2×7.33＝8.8m
（4）抗管涌检算
根据不发生管涌条件：
γˊ≥K×j，其中j＝i×rw＝
K－抗管涌安全系数，取K＝1.8
γˊ－土的浮容重，γˊ＝γ－γw＝6.5KN/m
j－最大渗流力（动水压力）
i－水头梯度
t－排桩的入土深度,8.8
hˊ－地下水到坑底的距离为8.9m
计算得：j＝3.36，K×j=6.05<γˊ，故满足要求。
（5）抗浮稳定性验算
1）混凝土厚度确定：假设混凝土厚度为2.5m
土压力形成的荷载：p＝γKah－2.5×24＝16.5×0.6×11.4－48＝64.86KN/M2
M＝×p×l12＝0.125×42×64.86＝129.72KN.M
混凝土截面模量
W=＝129.72÷1100＝0.118m3
h＝+0.5＝1.19＋0.5＝1.69
满足要求
fct－C20混凝土抗拉强度设计值，，取1.1Mpa
γc－混凝土的比重取2.5T/m3
2)、抗浮稳定性检算

G－钢板桩重量＋内支撑重量＋混凝土自重＋侧阻力
F－浮力
G=237.762+112.151+1012＋1689＝3050.913t
F＝2348t，＞1，故安全。
3、围囹及内支撑计算
（1）围囹
根据现场情况，围囹采用I45b，具体布置见图

内支撑布置：第一道为双层I45b，兼作导向框架
第二道为双层I45b
第三层为三层I45b
根据受力分析只需计算第三道内支撑即可,围囹主要承受弯矩应力和轴向压力，I45b抗弯截面系数w＝1500cm
长边受力分析：
围囹惯性半径：r＝
λ＝，φ＝0.995
容许应力δ＝φ［δ］＝0.995×170＝169.15Mpa
δ＝＜［δ］
短边受力分析：
围囹惯性半径：r＝
λ＝，φ＝0.996
容许应力δ＝φ［δ］＝0.996×170＝169.32Mpa
δ＝＜［δ］
（2）横撑检算：L＝12m
λ＝
φ＝0.87
σ＝Mpa＜［δ］
（3）斜撑检算
L＝7.07
λ＝，φ＝0.967
σ＝Mpa＜［δ］
均满足要求