双壁钢围堰结构计算书
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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=2002、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(450-2ϕ) =γHKa-2c Ka 其中Ka= tg 2(450-2ϕ) 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(450-220)=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 24、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+2ϕ) =γHKp+2c Kp 其中Kp= tg 2(450+2ϕ) 先计算被动土压力系数Kp : 硬塑状淤泥Kp 2= tg 2(450+220)=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 25、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。
钢板桩围堰设计计算书钢板桩围堰设计计算书1 ⼯程概况本⽅案陆地承台基坑开挖深度在3.0-5.0⽶之间,基坑开挖⽀护结构受⼒计算选择基坑最深、地质条件最差的最不利⼯况条件下进⾏受⼒计算。
本线路沿线地层以冲积、洪积、海积及海陆交互相沉积的粘性⼟、粉⼟、各类砂、软⼟为主,局部夹淤泥。
⼟层分层计算⼟压⼒,粘性⼟和粉⼟采⽤总应⼒法,即⽔⼟合算,强度指标采⽤快剪试验指标;对中、粗砂、碎⽯⼟,则应采⽤⽔⼟分算。
承台开挖⾼程范围内主要为⼈⼯填⼟、黏⼟、粉⼟,局部夹有淤泥质黏⼟,各⼟层已知条件:(1)⼈⼯填⼟:内摩擦⾓7? =?,粘聚⼒8kPa c =;(2)粘⼟:内摩擦⾓14?=?,粘聚⼒25kPa c =;(3)粉⼟:内摩擦⾓22?=?,粘聚⼒12kPa c =;(4)砂⼟:内摩擦⾓32?=?,粘聚⼒0kPa c =。
⼟的天然重度γ取319kN/m 。
⾮承压地下⽔位在地⾯下0.2~5.5处(承压⽔位不明)。
2 钢板桩围堰⽀撑结构受⼒计算2.1钢板桩围堰钢板桩围堰基坑开挖最⼤深度为5.0⽶,此类基坑承台最⼤⾼度为4.0⽶,设⼀道内⽀撑位于基坑底⾯以上3⽶,计算钢板桩围堰受⼒情况。
结合现场现有材料,拟采⽤WRU12a 钢板桩,其技术指标为:单根钢板桩宽B=600mm,⾼H=360mm,厚t=9mm,每⽶截⾯积A=147.3cm2,单根钢板桩每⽶的重量69.5kg,每延⽶墙⾝每⽶的重量115.8kg,每延⽶墙⾝钢板桩惯性矩Ix=22213cm4,每延⽶的截⾯模量(抵抗矩)Wx=1234cm3,取钢板桩的允许拉应⼒σ=140Mpa,允许剪应⼒τ=80 Mpa。
钢板桩长12m。
由于钢板桩刚度较⼩,需加强内⽀撑。
拟设置⼀道⽔平钢⽀撑,在距承台底⾯3.0m处设置,不设竖向⽀撑。
⽔平钢⽀撑采⽤I40b型⼯字钢,沿钢板桩内壁设置长⽅形围檩,并在四⾓设置加强斜撑。
考虑施⼯堆载,假设基坑顶部(地⾯)作⽤有⽆限均布荷载q1=10kN/m2;在桩顶平台距离钢板桩桩顶2.0m处的坑外作⽤有宽度为0.6m的局部荷载(汽车荷载及其它荷载总和)q2=80kN/m2。
一、导流水力学计算1.一期导流水力学计算1.1一期围堰堰前最高设计挡水位的计算本要素按束窄河床水力学进行计算确定已知,设计挡水流量Q=16000m 3/s ,设计过水流量17100m 3/s 。
查天然河床水位流量关系曲线表Q=16000m 3/s 对应的坝址河床天然水位为42.66m 。
截流堰前水位壅高位按下列公式试算求得: ()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--Φ=2212102211z h B A A zg Q z 式中:φ——流速系数,其值与围堰的布置形式有关Q ——泄流量(m 3/s )g ——重力加速度B 1——堰址上游4~5倍水深处河床水面宽度A 0——原过流面积(m 2),A 1——围堰占压面积(m 2)h ——下游水深(m )Z ——水位壅高值(m )(1)一期围堰的布置型式为梯形加翼堰,取流速系数φ=0.85~0.90。
(2)天然状态下,Q =16000m 3/s时,坝址水位42.66,相应过流面积A0=11155.8087m 2,A1=6792.2578m 2。
A 0 -A 1=4363.5519m 2。
(3)查围堰布置知B 1=985m ,水深h=14.1m 附图1:计算简图 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯-⨯=∴222221.1498515519.436318.9216000z Z φ取φ=0.85时,试算得Z=0.95mφ=0.90时, 试算得Z=0.847m , 取Z =0.90m 。
(4)对比坝址与坝轴线下游405m 处的水位-流量关系曲线,知坝址段的水面坡降约为1‰,天然来水量Q=16000m 3/s 对应的一期上游围堰轴线处水位高于坝轴线水位约53c m 。
故围堰堰前静水位=42.66+0.90+0.53=44.09m 。
1.2一期围堰堰顶过流面高程计算堰顶过流按日本车间台形堰公式计算。
计算式如下:Q=φp ×B×hs ()hs H g -2Q=M P ×B×232H g ⨯φp ——淹没出流的流量系数B ——溢流宽度(m )M p =0.28+0.37H/P 1假定堰前水位上升到44.20m 时,右汊河床过流能力为16000m 3/s (偏安全考虑),则一期围堰堰顶过流能力按17100-16000=1100m 3/s 进行核算。