鋼板圍堰計(jì)算書講解

1、目錄1 設(shè)計(jì)資料 12 鋼板樁入土深度計(jì)算 92.1 內(nèi)力計(jì)算 92.2 入土深度計(jì)算 103 鋼板樁穩(wěn)定性檢算 113.1 管涌檢算 113.2 基坑底部隆起驗(yàn)算 12跨寧啟特大橋跨高水河連續(xù)梁主墩承臺(tái)鋼板樁圍堰施工計(jì)算書1 設(shè)計(jì)資料(1) 鋼板樁頂高程 H1：8.5m，汛期施工水位： 8.0m。(2) 河床標(biāo)高 H0：1.63m；基坑底標(biāo)高 H3：-7.958m ；開(kāi)挖深度 H：15.46m。(3) 封底混凝土采用 C30混凝土，封底厚度為 1m。(3) 坑內(nèi)、外土的天然容重加權(quán)平均值 r1 、 r2均為： 18.8KN/m3；內(nèi)摩擦 角加權(quán)平均值20 ；粘聚力 C：33KPa2c2 33

2、h05.02 。K a 18.8 0.49(4) 鋼板樁采用國(guó)產(chǎn)拉森鋼板樁，選用鞍 IV 型(新)(見(jiàn)施工計(jì)算手 冊(cè)中國(guó)建筑工業(yè)出版社 P290 頁(yè))鋼板樁參數(shù) A=98.70cm2，W=2043cm3， =200Mpa，樁長(zhǎng) 21m。水壓： pwhw 10 6.37 63.7 kN /m2河床位置處： p1 pw 2c Ka 63.7 2 33 0.49 17.5kN /m2基坑底部： p2 p1 hKa 17.5 18.8 (1.63 7.638) 191.74kN / m2(5) 圍囹采用 2I56 工字鋼，支撐采用 630 螺旋鋼管。2 計(jì)算資料水壓： pwhw 10 6.37 63.

3、7 kN /m2河床位置處：p1 pw 2c Ka 63.7 2 33 0.49 17.5kN /m22 33h0 K a 18.8 0.49 5.02基坑底部： p2 p1 hKa 17.5 18.8 (1.63 7.638) 191.74kN / m2在建立計(jì)算模型的時(shí)候， 采用板單元， 根據(jù)等剛度的原則將以上的鋼板 樁截面換算為等效的矩形板截面。 查得一片 0.4 米寬的鋼板樁截面對(duì)重心軸 x-x 的慣性矩為： I=12629.4cm4，則等效的 0.4 米寬矩形鋼板截面的厚度為： b 3 12I /b 3 12 12629.4 / 40 15.54cm ，則在計(jì)算模型中的板厚采用 15

4、.54cm。土壓平衡點(diǎn)取用之前計(jì)算出的基底以下 6.26m，在該處建立平衡點(diǎn)。3 計(jì)算資料施工工況較多，由于時(shí)間緊張取用兩個(gè)比較典型的工況、 工況一：開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，施作完成最底層圍囹，但為封底。開(kāi)挖到位未封底（不抽水）示意圖開(kāi)挖到位未封底（不抽水）示意圖壓力（單側(cè)）示意圖開(kāi)挖到位未封底鋼板樁應(yīng)力圖開(kāi)挖到位未封圍囹應(yīng)力圖4開(kāi)挖到位未封變形圖工況二：開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，施作完成最底層圍囹及封底，封底后抽水模型圖5封底后抽水模型圖壓力（單側(cè)）示意圖鋼板樁應(yīng)力圖圍囹應(yīng)力圖7整體變形圖考慮到圍堰的高度較高，承受較大的水壓力和土壓力，為保證圍堰的安全，故采用拉森鋼板樁 IV 型，鋼板樁的截面如下圖所示， 尺

5、寸以毫米記，圖 1 鋼板樁橫斷面尺寸在建立計(jì)算模型的時(shí)候，采用板單元，根據(jù)等剛度的原則將以上的鋼板樁截面換算為等效的矩形板截面。查得一片 0.4 米寬的鋼板樁截面對(duì)重心軸x-x 的慣性矩為： I=12629.4cm4，則等效的 0.4 米寬矩形鋼板截面的厚度為：b 3 12I /b 3 12 12629.4 / 40 15.54cm ，則在計(jì)算模型中的板厚采用 15.54cm。2 鋼板樁入土深度計(jì)算2.1 內(nèi)力計(jì)算(1) 作用在鋼板樁上的土壓力強(qiáng)度及壓力分部見(jiàn)圖 2.1 根據(jù)簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè) 中國(guó)建筑工業(yè)出版社， P284頁(yè)(5-89 、5-90 ) 公式得：主動(dòng)土壓力系數(shù)： K a tg(2

6、 45o 20 ) 0.492o被動(dòng)土壓力系數(shù)： K pi tg(2 45o 20 ) 1.822(2) 支撐層數(shù)及間距按等彎矩布置確定各層支撐的間距 , 則拉森型鋼板樁頂部懸臂端的最 大允許跨度，根據(jù)簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)中國(guó)建筑工業(yè)出版社，P284頁(yè)(5-96 ) 公式得：h 3 6 W 3 6 200 105 2043 =2986mm=2.986mrK a 18.8 0.49h1=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河面到河床高度為 6.3

7、7m，水折算成粉質(zhì)粘土的高度 水壓力為： pwhw 10 6.37 63.7 kN /m2h=10*(8-1.63)/18.8=3.39m第一層：最大間距高度為 2.986m，粉質(zhì)粘土折算成水的高度h=18.8*2.986/10=5.6 第一層， h1取 3.66m 第二層：最大間距高度為 3.28m，包括 2.71m 的水和粉質(zhì)粘土 高度為 2.71m 水折算成粉質(zhì)粘土的高度h=10*(6.37-3.66)/18.8=1.44包含粉質(zhì)粘土的厚度為： 3.28-1.44=1.84mh2 最大間距 1.84+2.71=4.55 ，取 3.8m根據(jù)施工需要調(diào)整支撐布置 h=3.66m，h1=3.8

8、m，h2=2.5 ，h3=2.3m， h4=2.0m，層數(shù)為 5 層。受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 2.12.2 入土深度計(jì)算用盾恩近似法計(jì)算鋼板樁入土深度主動(dòng)土壓力系數(shù)，被動(dòng)土壓力系數(shù)從上可知： Ka 0.49、 Kp 1.8210圖 2.2 鋼板樁計(jì)算簡(jiǎn)圖根據(jù)假定作用在鋼板樁 AB段上的荷載 ABCD，一半傳至 A 點(diǎn)上，另一半 由坑底土壓力 EBF承受，由圖 2.2 所示，幾何關(guān)系根據(jù)簡(jiǎn)明施工計(jì)算手 冊(cè)中國(guó)建筑工業(yè)出版社， P288 頁(yè)(5-99 )公式得：(Kp Ka )x2 KaHx KaHL 0(1.82 0.49)x2 0.49 14.26x 0.49 14.26 1.2 0x 6.26m根據(jù)入土部分的固定點(diǎn)，被動(dòng)土壓力合力作用點(diǎn)在離坑底2 x處，所以3 鋼板樁最下面一跨的跨度為 6.26*2/3=4.17 處。故鋼板樁的總長(zhǎng)度至少為 l 15.46 6.26 21.72m , 即鋼板樁長(zhǎng)度為 21.72m，入土深度為 6.26m 時(shí)能保證樁體本身的穩(wěn)定性，選用 22m鋼板樁， 實(shí)際入土深度為 6.54m。3 鋼板樁穩(wěn)定性檢算3.1 管涌檢算管涌的原因主要收水的作用影響，計(jì)算時(shí)考慮有水一側(cè)，基坑抽水11 后水頭差為 h1=15.46-0.5=14.96m ，入土深度 h2=6.26 ，最短