京沪高铁某河钢板桩围堰计算和施工方案六

京沪高铁某河钢板桩围堰计算和施工方案六

各道支撑在四个工况下的最大反力作为圈梁的设计依据，则第一至第三道支撑的支撑反力依次为：
R1＝78.9 KN/m       R2＝305.4 KN/m       R3＝486.7 KN/m   
钢板桩在各工况下所受的最大弯矩：Mmax＝210.7 KN.m，钢板桩拟采用拉森Ⅵ型，其惯性矩为56700cm4/m, 截面弹性模量为2700cm3/m,钢材材质为 SY295。

σ=＝＝78.04 Mpa ＜0.6×295＝177 Mpa，符合要求。
3、坑底土抗隆起验
围堰在水下清淤到－13.957m标高处，须验算坑底的承载力，如承载力不足，将导致坑底土的隆起，所以必须要求钢板桩有足够的入土深度。
    本工程坑底抗隆起验算采用滑动圆滑分析法，以坑底O为圆心，以钢板桩入土深度OB为半径作圆交坑底水平线于E、F，再由E作垂直平方线交河床面于D。















则，抗滑力矩＝C1H＋
      ＝（10.5×2.3＋10×7.157）×4.543＋3.14×4.5432×10＝1082.9
滑动力矩＝＝×(9.5×2.3+10×7.157) ×4.5432
                                              =964
K＝＝1.12 ＞ 1.1，可满足坑底抗隆起验算！
4、封底砼厚度计算
封底砼达到设计强度后,抽干围堰内的水。此时封底砼受到由于内外水土压力差形成的向上的水的浮力P，封底砼必须在自重G、与钢护筒的粘聚力N1及与钢板桩的粘聚力N2作用下抵抗水的浮力P。
本工程拟定封底砼标号为C25，取其设计值ftd=1.23MPa，考虑施工阶段混凝土的允许弯拉应力取1.5倍安全系数，则[σ]=0.82MPa，钢护筒与封底混凝土间握裹力τ=0.12Mpa。砼封底厚度为2.5m, 考虑到封底砼顶面浮浆的存在，则封底砼在计算时取有效厚度为2.0 m。
（1）、砼抗浮力计算
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G＝＝2.3×(13.2×20.4-15×3.14×0.752)×2.0＝1116.8t
封底砼与钢护筒的粘聚力
N1＝2×3.14×0.75×2.0×15×12＝1695.6t 
封底砼与钢板桩的粘聚力
N2＝（13.2＋20.4）×2×2×12＝1612.8t  
      G＋N1＋N2＝1116.8＋1695.6＋1612.8＝4425.2 t ＞ P，满足要求！
       (2)、封底混凝土拉应力计算
     由于承台封底混凝土与钢护筒及钢板桩形成握裹支撑，其力的传递较为复杂，根据本承台桩基布置情况，将封底砼看成承受均布荷载的三边固定、一边简支的面板结构。
则，作用在砼梁上的荷载p＝15.957×10－2.0×23＝113.6 KN/m2
         Mx＝0.06＝0.06×113.6×3.92＝103.7 KN.m
My＝0.055＝0.055×113.6×3.92＝95.03KN.m

           ＜ ［σ］  
5、内支撑的设计计算
本工程中支撑圈梁采用H588型钢，支撑钢管采用Φ530（壁厚10mm）和Φ630（壁厚12mm）。                  
H588型钢的截面特性如下：
            A=18576mm2
            I=113283.85cm4
            W=3853.2cm3
Φ530（壁厚10mm），其截面特征如下：
A=16336.3mm2                  W=4.17×106mm3         
I＝5.52×108mm4;             i==183.88mm 
单位重量：q=128.24kg/m
Φ630（壁厚12mm），其截面特征如下：
A=23298.1mm2                 W=7.064×106mm3        
I＝11.13×108mm4;            i==218.5mm
单位重量：q=182.9kg/m

a、由计算可知，圈梁最不利荷载出现在长边圈梁上，
Mmax＝994 KN·M， Nmax=3069.1 KN
则，σ＝±＝+=82.6+122.8=205.4MPa≤,  强度符合要求！
b、支撑钢管所受最大轴力N＝3775.3 KN，计算长度L＝4.2 m,
由=＝＝22.8 ;    查表得：＝0.963
σ＝＝ ＝195.1 MPa≤,整体稳定性符合要求！