钢板桩围堰计算

钢板桩围堰计算

本承台位于水下，长31.3米，宽8.6米，高3.5米，采用钢板桩围堰施工。围堰为矩形单壁钢板桩围堰，采用钢管桩作为定位桩，用型钢连接作为纵横向支撑。钢板桩采用拉森Ⅲ型钢板桩，围堰为33.3m×10.6m的单承台围堰方案。

1、计算取值

1)现有水位为+4.5m，计算时按照常水位以上一米取值，即水位取+5.5米；淤泥厚度为h2=2.0m，水深为6.0m，水头高度h1=5.5m。h3为钢板桩入土深度。

2)淤泥力学参数根据含水量情况取值，内摩擦角θ=50，粘聚力c=0kpa，容重r2=16.5kN/m3.

3)淤泥质亚粘土力学参数根据含水量及孔隙比情况取值，内摩擦角θ=20，粘聚力c=20kpa，容重r2=18.5kN/m3.

4)围堰分五层支撑，标高分别为+0.25m、+1.05m、+1.85m、+2.65m、+3.45m。开挖底标高为±。

5)钢板桩采用拉森Ⅲ型钢板桩，截面尺寸为宽0.462m，高1.36m，每米长钢板桩参数力学性能为壁厚0.04m，截面积0.123m2，重量14.5kg/m，截面模量为320cm3/m。

6)型钢采用A3钢材，允许应力[δ]=140Mpa；钢板桩允许应力[δ]=200Mpa。

7)设计流水速率V=2.61m/s。水流冲击力p=0.8Aγv2/2gh，其中A为阻水面积，γ为水容重，取10KN/m3，v为水流速度，g为重力加速度，取9.8m/s，h为水深，单位为米。p=29.47kN/m。

2、静水压力计算

现有水位标高为+4.5m，型钢支撑中心标高分别为+4.25m、+3.45m、+2.65m、+1.85m、+1.05m，承台底标高为0.河水静

水压力为10×5.5=55kN/m2，取一米进行计算，±0m处的总压力P=1.25(P净水+P动水)=1.25×(29.47+55)=105.59kN/m，安全系数为1.25.

3、按简支连续梁计算内力和弯矩，受力形式及弯矩如下图所示：弯矩图示：15.4KNm。

内力计算图示如下，其中钢板桩的最大受力为81.59KN，最小受力为70.07KN，总受力为105.59KN。

钢板桩的应力验算需要计算其最大弯矩，根据结构力学力矩分配计算得出Mmax为15.4kN/m。根据公式δmax= Mmax/W，计算得到δmax为11.3Mpa，小于[δ]=200 Mpa，满足要求。

钢板桩的入土深度需要考虑涌水和侧向稳定性两种情况。在基底不产生涌水的情况下，根据公式K·i·γw≤γb，计算得到钢板桩埋入土层以下不小于4.62m。实际施工时取4.7m。在考虑基底土体侧向稳定性的情况下，根据力矩平衡原理计算得到钢板桩入土深度为2.72m。综合以上两种安全条件，取钢板桩总长H为12.12m。

对于型钢支撑的内力计算，只需验算第五层支撑的强度。根据支撑反力公式，计算得到P5为67.77KN。