钢板桩验算验算

14.1钢围堰计算书14.1.1计算参数根据设计图纸提供的参数，最高水位为+2.67m，河床标高为-2.0m，土层地质为淤泥质亚粘土。相关计算参数如下：①土容量γ=16KN/m3②等代内摩擦角取10°③2(45)0.7042Katg2(45)1.4202PKtg单拼、双拼、三拼工字钢惯性矩：411600Icmx单421160023200IIcmx双x单2，4331160034800IIcmx三x单4502Icmy单22413.2)(502()73.556)74122IIxAcmy双y单2(22242502(13.2)73.55626368IIxAcmy三x单33单拼、双拼、三拼工字钢惯性半径：12.6icmx单2320012.6273.556xIicmA双x双3480012.6373.556xIicmA三x三2.61icmy单74127.1273.556yIicmA双y双2636810.9373.556yIicmA三y三14.1.2支撑位置反力计算由于钢板桩一半承受水压力，另外一半承受土压力。所以分别计算两种情况下两道支撑位置的反力。①水中钢板桩两道支撑位置的反力计算图示如下：所以+0.1m位置处水压力为：23KN/m；+2.8+2.4-3.3-1.3+1.5第一道支撑第二道支撑-2.857KN/m252KN/m223KN/m29KN/m237KN/m2+0.1-4.367KN/m2-2.8m位置处水压力为：52KN/m。第一道支撑位置处反力：11232.326.45/2RKNm第二道支撑位置处反力：21(5223)2.9108.75/2RKNm②岸侧钢板桩两道支撑位置的反力计算图示如下：土压力计算按照下面公式进行计算：EaHKa316/KNmH为计算面与土顶面的高度，单位m+2.8+2.7-3.3-1.3+1.5第一道支撑第二道支撑-2.367.58KN/m2+0.1-4.378.84KN/m22(45)0.7042Katg所以+0.1m位置处土压力为：2160.7042.629.28/KNm-2.8m位置处土压力为：2160.7045.561.95/KNm所以第一道支撑位置处反力为：129.282.638.01/2KNm第二道支撑位置处反力为：1(61.9529.28)2.9132.28/2KNm③支撑位置反力的确定：根据以上的计算，从偏于安全的角度计算，按照所有钢板桩全部承受土压力进行计算。即：第一道支撑位置处反力为：38.01/KNm第二道支撑位置处反力为：132.28/KNm14.1.3支撑验算①第一道支撑围檩验算（采用I32b型工字钢）：按照5跨连续梁计算：22max0.1050.10538.01463.86MqlKNm所以3max663.861087.9614572610aaxMMPMPW所以第一道围檩抗弯满足要求。②第二道支撑围檩验算（采用双拼I32b型工字钢）：按5跨连续梁计算：22max0.1050.105132.284222.2MqlKNm所以3max6222.210153145272610aaxMMPMPW由于容许应力145MPa已经有1.4的安全系数，所以第二道围檩抗弯满足要求。③第一道支撑的直撑验算（除去中间两道直撑）（采用双拼I32b工字钢）直撑验算按照最大剪力进行验算，故按照5跨连续梁进行支撑受力验算。所以支撑处剪力为：0.6060.60638.01492.14RqlKN双拼I32b工字钢的长细比为：0.5(1920322)1307.1liy双查表得：Q235钢中心受压构件的折减系数φ为0.401。所以工字钢应力为（取1.4安全系数）：341.492.141021.9[]14573.562100.401KNMPaMPaA所以第一道支撑的直撑（除去中间两道直撑）受力满足要求。④第二道支撑的直撑验算（除去中间两道直撑）（采用三拼I32b工字钢）直撑验算按照最大剪力进行验算，故按照5跨连续梁进行支撑受力验算。所以支撑处剪力为：0.6060.606132.284320.65RqlKN三拼I32b工字钢的长细比为：0.5(1920322)8510.9yli三查表得：Q235钢中心受压构件的折减系数φ为0.701。所以工字钢应力为（取1.4安全系数）：341.4320.651029.0[]14573.563100.701KNMPaMPaA所以第二道支撑的直撑（除去中间两道直撑）受力满足要求。⑤第一道支撑中间两道直撑计算（采用双拼I32b工字钢）：支撑处剪力为：0.6060.60638.0110230.34RqlKN双拼I32b工字钢的长细比为：0.5(19203224002)757.1li查表得：Q235钢中心受压构件的折减系数φ为0.761。所以工字钢应力为（取1.4安全系数）：341.4230.341028.8[]14573.5620.76110KNMPaMPaA所以第一道支撑的中间两道直撑受力满足要求。⑥第二道支撑中间两道直撑计算（采用三拼I32b工字钢）：支撑处剪力为：0.6060.606132.2810801.62RqlKN所以：三拼I32b工字钢的长细比为：0.5(19203224002)4910.9li查表得：Q235钢中心受压构件的折减系数φ为0.892。所以工字钢应力为：341.4901.621064.1[]14573.5630.89210KNMPaMPaA所以第二道支撑的中间两道直撑受力满足要求。14.1.4钢板桩受力验算根据施工工艺和施工步骤，钢板桩受力较大的情况主要发生在以下两个阶段：①钢板桩已经开挖到第二道支撑的支撑面（包括支撑以下30cm工作面），但并未完成第二道支撑的安装。②开挖到设计围堰底时。分别对以上两种情况下钢板桩受力进行验算。计算时按照单根钢板桩受力进行计算。①钢板桩已经开挖到第二道支撑的支撑面（包括支撑以下30cm工作面），但并未完成第二道支撑的安装，此时钢板桩受力简图如下：分别对图中A、B点取弯矩：+2.8+2.7+1.5-1.6AB38.01×0.4KN48.43KN/m48.431.211(1.2)1.20.41.284.323AMKNm1148.434.34.30.438.010.43.112.5723BMKNm根据A、B点弯矩做弯矩图可知，最大弯矩为12.57KN·m。所以33612.57108714510cm因为单根钢板桩的抗弯截面系数为800cm3。所以在此受力情况下钢板桩满足要求。②钢板桩已经开挖到-3.3米位置，此时钢板桩受力简图如下：分别对图中A、B、C点取弯矩：67.581.211(1.2)1.20.41.286.023AMKNm67.584.0114.04.00.438.010.42.85.496.023BMKNm1167.586.06.00.438.010.44.8132.280.42.02316.61cMKNm+2.8+2.7-3.3-1.3+1.567.58KN/m2ABC38.01×0.4KN132.28×0.4KN根据A、B点弯矩做弯矩图可知，最大弯矩为226.7KN·m。所以33616.611011514510cm因为单根钢板桩的抗弯截面系数为800cm3。所以在此受力情况下钢板桩满足要求。14.1.5第一次砼浇筑后支撑验算当承台第一次浇筑完成后，转换支撑，围堰内放水至-1.9m后，然后在承台四周-1.9m位置用φ15圆木支撑，间距为100cm。计算第一道支撑第一道支撑（每延米）132.662.947.36/2KNm对钢板桩+2.7标高处求弯矩，计算-1.9处支撑21247.3611.224.667.586.0236.0R75.79KN/mR故圆木0.250.25153.75idcm220723.75li22110.55721()1()8080+2.8+2.7-3.3-1.9+1.5R1第二道支撑67.58KN/m2-0.2R2-2.659.70KN/m232.66KN/m232475.59107.8110.553.147.510RMPaMPaA，满足要求。最长位置采用φ20钢管，壁厚8mm22222018.46.7944Ddi0.70.755056.76.79li查表0.92322222()3.14(2018.4)48.2344DdAcm所以341.575.291025.5[]0.92348.2310KRMPaA，满足要求。14.1.6钢板桩入土深度验算计算图示如下：对图中D点求弯矩，则：67.58(6)11(6)(6)16231138.011(4.8)132.281(2)161.4223DhMhhhhhhh当D点弯矩为0时，对应的h则为最小入土深度：取不同的h值，代入上面计算式，可得，当h=0.73m时，当D点弯矩为0时。故最小入土深度满足要求。14.1.7基坑底的安全验算在基坑内排水时，如果桩的入土深度不满足要求，有可能出现管涌现象，所以钢板桩入土深度除了保证本身的稳定性外还要保证在施工期间不发生管涌现象，按照基坑底标高-3.3m，钢板桩的底标高为-9.2m，以浇筑前最不利情况进行验算。根据公式：'kj进行计算。+2.8+2.7-3.3-1.3+1.567.58KN/m2ABC38.01×1KN132.28×1KNh-3.3-h[67.58*(6+h)]/6KN/m216*1.42*hD其中k为安全系数，取为1.5；'为土的浮容重：3'16106/mKN；j为最大渗流力，wji。其中3.32.723.32.72hihtt，其中t为钢板桩底部到开挖面的距离。故6.060106.0262wjitt带入公式'kj得到：6061.562t所以4.5tm，而现场钢板桩底部与开挖面的距离为：9.2-3.3=5.9m，所以根据计算钢板桩围堰基坑满足施工要求。