钢围堰计算书

目录

一、工程概况 (2)

二、主动土压力及被动土压力计算 (2)

三、支撑的布置和计算 (5)

四、钢板桩入土深度计算 (7)

五、坑底抗隆稳定性计算 (7)

六、内撑系统的组成及详细计算 (8)

长沙湾大桥68#、69#墩钢板桩围堰计算书

一、工程概况

xxx特大桥为厦深铁路潮汕至惠州南段新建工程上的一座特大型桥梁，x#墩承台平面尺寸为6.9×11.1m，厚度为2.2m,承台底面标高-5.501m，采用德国拉森(Larseen)Ⅳ型锁口钢板桩施工。桥位处施工水位+1.528m,计算水位按+2.5米考虑。钢板桩顶标高按+3.0米设置，底标高为-15m，钢板桩总长18m。

二、主动土压力及被动土压力计算

1、设计图纸上的基本计算资料

+2.5～-2.7m为河水，内摩擦角ϕ0为0°，粘结力c0为0kPa，天然容重γ0为10.0KN/m3

-2.7～-5.5m为淤泥：内摩擦角ϕ1为5°，粘结力c1为4.5kPa，天然容重γ1为17KN/m3，地基容许承载力[σ]=20kPa

-5.5m以下为硬塑状粘土层，天然容重γ为20KN/m3，地基容许承载力[σ]=180kPa，γ2=20KN/m3,c2=20Kpa,ϕ2=200

2、土压力计算方法

由于土层为透水性差的的流塑状淤泥与硬塑状黏土，依据2008年《注册结构工程师专业考试应试指南》（施岚青主编）P896页，对于渗透性小的土层计算土压力时采用“水土合算”法，即在计算土压力时将地下水位以下的土体重度取为饱和重度，水压力不再单独叠加；对于渗透性大的土层计算土压力时采用“水土分算”法，即在计算土压力时将地下水位以下的土体重度取为浮容，水压力单独叠加。即根据这个计算原则，本方案中流塑状淤泥采用水土分算，硬塑状粘土采用水土合算法进行计算。

3、主动土压力计算：

依据《简明施工计算手册》（第三版）P180页公式4-1b ， Pa=γHtg 2(450-2ϕ)-2c tg(450-2

ϕ) =γHKa-2c Ka 其中Ka= tg 2(450-2

ϕ) 先计算主动土压力系数Ka ：

流塑状淤泥Ka 1= tg 2(450-25

)=0.84

硬塑状黏土Ka 2= tg 2(450-2

20

)=0.49

流塑状淤泥采用水土分算法：

河水底面Pa 0=γH=γw h 0=10×5.2=52KN/m 2

流塑状淤泥土压力计算： 顶面Pa 1顶=-2c Ka

=-2c 11Ka =-2×4.5×84.0 =-8.3KN/m 2

顶面水压力=γw h 0=10×5.2=52KN/m 2

则流塑状淤泥顶面的水土压力=52-8.3=43.7 KN/m 2 底面Pa 1底=γh 1Ka-2c Ka

=γ1h 1Ka 1-2c 11Ka

=（17-10）×（5.5-2.7）×0.84-2×4.5×84.0 =8.2KN/m 2

流塑状淤泥底面水压力=γw （h 0+h 1）=10×（5.2+2.8）=80KN/m 2 则流塑状淤泥底面的主动水土压力=80+8.2=88.2 KN/m 2 硬塑状黏土采用水土合算法计算：

硬塑状黏土顶面Pa 2顶=γHKa 2-2c 2Ka

=（γw h 0+γ1h 1）Ka 2-2c 22Ka

=(10×5.2+17×2.8)×0.49-2×20×49.0 =20.8KN/m 2

硬塑状黏土底面Pa 2底=γHKa-2c Ka

=（γw h 0+γ1h 1+γ2h 2）Ka 2-2c 22Ka

=(10×5.2+17×2.8+20×9.5)×0.49-2×20×49.0 =113.9KN/m 2

4、被动土压力计算：

依据《简明施工计算手册》（第三版）P184页公式4-7， Pp=γHtg 2(450+2ϕ)+2c tg(450+2

ϕ) =γHKp+2c Kp 其中Kp= tg 2(450+2

ϕ) 先计算被动土压力系数Kp ： 硬塑状淤泥Kp 2= tg 2(450+

2

20

)=2.04 硬塑状黏土采用水土合算法计算： 硬塑状黏土顶面Pa 2顶= 2c 22Kp

=2×20×04.2 =57.1KN/m 2

硬塑状黏土底面Pa 2底=γHKp 2+2c 2Kp

=γ2h 3Kp 2+2c 22Kp

=20×8.5×2.04+2×20×04.2

=404KN/m 2

5、主动土压力与被动土压力计算图式 计算图式见下图：

计算水位+2.5

堰内硬塑状淤泥顶-6.5（封底底面）

被动土压力

主动土压力及被动土压力计算图式

三、支撑的布置和计算

支撑层数和间距的布置采用等弯矩理论进行布置计算，为简化计算,采用简化的主动土压力计算,简化后的土压力当C=0时的等效容重为 γ等效=98.6/(2.5+6.5)=11.0KN/m 2。

这种布置是将支撑布置成使板桩各跨度的最大弯矩相等，且等于板桩的容许抵抗弯矩，以便充分发挥板桩的抗弯强度，并使板桩材料最经济。查《桥涵》P171页悬臂端部钢板桩最大弯矩为Mmax=ph 3/6,由于[σ]=Mmax/W,所以有:

[σ]=Mmax/W=rKah 3/6W

h=3rKa W /][6

[σ]—板桩的容许弯曲应力

r —板桩墙后土的重度 Ka —主动土压力系数 Kp —被动土压力系数

参考桥涵》P171,图5-49等弯矩布置支撑,采用干封底方案,且封底混凝土厚度为1.0m 时,此时封底混凝土底面标高为-6.5m 。

将ϕ在+2.5～-6.5m 米范围内加权平均计算：

ϕ平均=（5.2*0+2.8*5+1*20）/9=3.8°

钢板桩力学性能，[σ]=200MPa I=31573cm 4/m W=2037m 3/m 土压力系数计算： Ka= tg 2(450-2

ϕ)= tg 2(450-2

8

.3)=0.88 h=3rKa W /][6σ

=3)3^1088.011/()5^1020372006(x x x x x =293cm h1=1.1h=322cm