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围堰设计计算书

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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=2
2121022
11z 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 ()⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⨯-⨯=∴22222
1.1498515519.436318.9216000z Z φ
取φ=0.85时，试算得Z=0.95m
φ=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 -2
Q=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。

按选定的流量Q=1100m 3/s 的过流能力求取所需的堰顶过流面顶高程。

具体步骤是：拟定几个不同的堰顶过流顶高程，得到一组过流参数φp 、hs 、H 、P 1由此计算出相应的过堰流量Q ，若Q ＞1100m 3/s 则说明堰上具备设计过流能力。

但是，对于设计流量1100m 3/s 而言，如
果计算值超出太多，则需相应加强过流保护措施，可能导致不经济，因此选定一个合适的过流面顶高程，使得计算流量Q 稍大于设计流量1100m 3/s 是合理的。

根据上述原则计算得一期上游围堰顶高程为42.80是合适的。

具体计算参数如下：
该状态下为自由出流。

H=1.4m ，P 1=14m 、B=514m
M p =0.28+0.37H /P 1
=0.28+0.37×1.4/14 附图2：计算简图
=0.317
Q=M P ×B×2
32H g ⨯
=0.317×514×234.16.19⨯
=1194m 3/s
稍大于设计过流能力，故可行。

1.3一期充水计算
要解决的问题：①根据所拟定的充水系统结构形式及尺寸，计算洪水翻堰前是否有足够的时间完成基坑充水；②从开始充水的堰前水位起算，当天然来水流量达到17100 m 3/s ，上游水位是否超过给定的上游限制水位44.20m 。

一期围堰充水系统由堰顶充水和下游坡面泄水槽组成。

一期围堰充水口设在上游围堰中部，充水口水流方向避开厂房，朝向11孔闸坝。

拟定底板高程为42.0m ，低于过流顶面80c m ，宽100m ，挡水时采用编织袋装土填塞，充水前拆除该段填塞物。

围堰基坑充水为一个变水头台型堰泄流量计算问题，计算式较为复杂，涉及到多个函数变量。

基本计算式如下：
W (t )=tdt t Q t
⋅⎰)(0
Q(t)=Mp(t)·B ·2
3)(2t H g ⨯
Mp(t)=0.28+0.37·H (t)/P 1
H(t)=α·t
式中α为水位上涨函数，随时间t 发生变化。

为简化计算，选取最不利情况进行计算：当坝址来水流量为16000m 3/s ，堰前水位达到44.09m ，同时接到超标洪水预警，此时打开充水口进行充水，计算所需的充水时间：
不考虑短时间内水位升高使泄流量增加的影响，则充水泄流量按下式计算：
H=2.12m ， B=100m
Mp=0.28+0.37×2.12/14=0.336
Q =0.336×100×2312.26.19⨯
=459.17 m 3/s
相当于每小时充水能为165.3万m 3。

基坑35m 以下充水量约179.2万m 3，约需 1.1h 完成充水，基坑41.20m （下游围堰堰顶高程）以下充水量约362.5万m 3，约需 2.2h 完成充水。

查1994年、1968年典型洪水过程知：洪峰流量由16000 m 3/s 增加到17100 m 3/s 所需的历时为12h ，期间水位上涨约60c m ，水位上涨过程按线性变化计算，则水位上涨速率α=31039.136001260-⨯=⨯c m /s ，所以充水过程水位上涨△h=1.39×10-3×2.2×3600=11.01cm ，此时堰前水位为44.21m ，超出限制水位44.20m ，应考虑提前充水。

因此，偏安全假定堰前水位为 43.50m 开始充水，不考虑水位升高对泄流量增加的影响(偏安全考虑)。

堰顶过流的按台形堰计算，采用日本车间试验公式，流态为自由出流。

Q=M P B×232H g ⨯
Mp ——自流出流流量系数
B ——溢流宽度（m ） H ——堰前水头（m ）
P1——堰前水深（m ）
Mp =0.28+0.37H/P1
=0.28+0.37×1.5/14=0.319 附图3：计算简图
B=100m ，H =1.5m
Q=0.319×100×2
35.16.19
=259.45m 3/s
相当于每小时充水能为93.4万m 3，约需2h 完成基坑35m 以下充水，约需4h 完成基坑41.20m （下游围堰堰顶高程）以下充水。

由于接到洪水预警时的堰前水位是不确定的，因此施工中应根据实际情况计算打开充水口的时间和水位，以留出足够的时间供机械设备和施工人员安全撤退，并保证围堰过水安全。

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单壁钢围堰计算书

单壁钢围堰计算书

单壁钢围堰计算书一、计算依据1、xxxxxx施工设计图；2、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；3、水利水电工程钢闸门设计规范（SL74-95）4、《钢结构计算手册》二、工程概况本设计主要为xxxx大桥水中墩系梁施工用钢围堰，该项目共计12个水中墩，其中9#、12#—19#墩因系梁底标高较低，采用单壁钢围堰施工。

现场调查，施工最高水位为414米，根据各墩位系梁标高，确定三、主要技术参数1、现场调查，施工最高水位为414米；2、Q235钢[σ]=140Mp，[σw]=145Mp，[τ]=85Mp3、钢弹性模量Es＝2.1×105MPa；四、围堰构造围堰采用单壁钢围堰，面板为8mm厚钢板，竖向背楞采用8号槽钢，间距400mm，竖向设置三道围檩，围檩使用I32b，对应围檩设置三道内支撑，每道支撑为4根φ140x5.5mm钢管。

封底混凝土厚1.5米，采用C20混凝土，采用水下多点灌注的方式。

五、计算过程（一）面板计算面板按支撑在围檩上的连续加筋板计算，横向取3.2米宽一条（一块板），竖向取全长7.9米，荷载为静水压力荷载。

简图如下：正面图侧面图荷载为静水压力，按水深7.6米考虑（水面标高414米，围堰底标高406.9米），则q=7.6x10=76KN/m2。

3、计算结果按上述图示与荷载，计算结果如下：（1）面板变形：（2）面板应力：通过以上两图，可以看到面板最大变形为 2.35mm，最大应力77Mpa，满足要求。

结论：面板采用8mm厚钢板刚度与强度满足要求。

（二）竖向背楞计算1、计算简图竖向背楞简化为支撑在围檩上的连续梁，计算简图如下：3002、计算荷载荷载主要为静水压力，Q=76KN/m2，竖肋间距400mm，荷载q=76/100x400=30.4N/mm3、计算结果根据上述图示及荷载，计算竖向背楞的结果如下：(1)下部0-3.7米内单元（采用2[8截面]Mmax=6.9105KNxmQmax=85.379KN[8的几何特性为：A=2x1020=2040 mm2A0=（80-2x8）x5x2+400x8=3840mm2I=1010000x2=2020000mm4W=25300x2=50600mm3σmax= M max /W=6.9105·106/50600=136.6N/ mm2<145N/ mm2τmax= Q max /A0=85379/3840=22.2N/ mm2<85N/ mm2 (12)上部3.7-7.9米内单元（采用[8截面]Mmax=3.06KNxmQmax=12.051KN[8的几何特性为：A=1020 mm2A0=（80-2x8）x5+400x8=3520mm2I=1010000mm4W=25300mm3σmax= M max /W=3.06·106/25300=120.9N/ mm2<145N/ mm2τmax= Q max /A0=12051/3520=3.4N/ mm2<85N/ mm2结论：竖肋上部4.2米采用[8，下部3.7米采用[8，满足要求。

钢板桩筑岛围堰计算书

钢板桩筑岛围堰计算书

吴淞江大桥主墩筑岛围堰设计计算书一、计算依据㈠.承台尺寸：30.3m（横桥向）×12m（纵桥向）×3.5m（高度）；㈡.承台及河床高程：承台顶面设计高程为－0.500m，承台基坑底标高按承台底标高向下80cm计，即－4.800m，河床底高程为－2.687m，根据施工图纸，该处地质情况较差，河床以下20m左右深均为淤泥质亚粘土；㈢.水位情况：目前实测水位为h实＝1.013m（此时水深3.7m），最高通航水位hmax＝2.117m（此时水深4.804m），围堰设计时按最高通航水位考虑；㈣.水流速度：按1.5m/s计。

二、参考资料㈠.《公路施工手册－桥涵》；㈡.《桥梁施工工程师手册》。

㈢.《基础工程》。

三、计算按满足施工操作空间的需要，围堰平面尺寸采用33m（横桥向）×15m（纵桥向），按防水要求根据规范围堰顶面高程采用3.0m，围堰内设一层导梁，围堰材料采用国产包IV型钢板桩，内部填土筑岛，形成施工操作平台。

计算方法采用《公路施工手册－桥涵》中的经验算法。

根据对水文、地质条件和该围堰的受力情况分析，采用《公路施工手册－桥涵》中图5－44（板桩计算图三）中5－5曲线进行计算如下（土的内摩擦角φ＝20o）：㈠.钢板桩h＝αH=0.48×6.917＝3.32m则所需最小入土深度h min＝3.32+（－2.867）－（－4.800）＝5.25mM max＝M＝β1H3=0.28×6.9173＝92.66KN·mR max＝R＝ξH2＝4.4×6.9172＝210.52KN钢板桩是3号钢，常用容许弯曲应力[σ]＝180MPa，则所用钢板桩（每1延米）的最小断面模量为：Wmin＝M max/[σ]＝92.66×103/180×106＝0.515×10-3m3＝515cm3所选用的钢板桩完全满足要求。

㈡.支撑系统1支撑位置：S1＝0.475H+0.16h＝0.475×6.917+0.16×3.32＝3.816mS2＝0.525H－0.16h＝0.525×6.917－0.16×3.32＝3.101m 可见导梁位置位于高程为2.117－3.816＝-1.699m处，考虑承台施工时的空间问题，现将内导梁和横撑的轴线高程调整为 1.000m，以满足施工需要，其受力仍按上面得到的R max＝210.52KN计算。

围堰计算书

围堰计算书

综上：F1max＝42.9kN，F2max＝168.9kN,F3max＝277.6kN，
Mmax＝142.4kN·m
2、钢板桩抗弯强度检算：
=69.9MPa<1.05×[200MPa]=210MPa满足受力要求
通过对钢板桩围堰两种状态下的比较可知：
第一道内支撑在工况一时受力最大F1max=73.4kN，
工况1：围堰水下洗泥完成后，钢板桩处于最不利位置，受力情况分析如下。
按照结构专业规范4.1.1条规定：悬臂式支护结构嵌固深度设计值hd宜按下式确定。
式中 —桩、墙底以上根据本规程第3.5节确定的基坑内侧各土层水平抗力标准值 的合力之和；
h —合力 作用点至桩、墙底的距离；
—桩、墙底以上根据本规程第3.4节确定的基坑内侧各土层水平抗力标准值 的合力之和；
将边梁及内支撑看做中心加有刚性约束的整体平面刚架结构，利用迈达斯进行受力分析，计算受力图如下：
支撑受力分析图
支撑组合应力值
自重产生的应力值
支撑剪力应力值
边梁及内支撑最大组合应力值： <205MPa
边梁及内支撑最大剪力应力值：
（三）封底混凝土厚度验算
围堰封底抽水完成后，封底混凝土需承受水头差引起的向上浮力，封底混凝土标号为C25，其容重γ=24kN/m3，封底混凝土厚度为2.5m。
综上：F1max＝73.4kN，F2max＝238.3kN,F3max＝230.8kN，
Mmax＝233.1kN·m
2、钢板桩抗弯强度检算：
=114.4MPa<1.05×[200MPa]=210MPa满足
2、围堰受力计算（混凝土按非理想状态来计算）
围堰合拢后，先进行水下封底，混凝土没有达到强度后进行内支撑的安装，将其视为普通填土进行考虑。
钢围堰计算书

钢围堰计算书


Asz(m 2) 0.002 Izz(m 4) 0.000
z(+)(m) 0.125 y(+)(m) 0.058
z(-)(m) 0.125 y(-)(m)40a
z
y
A(m 2) 0.009 Ixx(m 4) 0.000
Asy(m 2) 0.004 Iyy(m 4) 0.000
普通钢筋 R235 弹性模量(MPa) 210000 容重(kN/m ) 76.98
3
f sk(MPa) 235
f sd(MPa) 195
f'sd(MPa) 195
3
二、模型建立与分析 2.1 计算模型 计算模型采用整体建模。其中钢板桩采用刚度与拉森钢板桩近似的 I25a 型 钢代替，荷载施加于版单元上。结构的约束条件为：底部约束垂直方向位移，封 底及土体范围内约束水平方向位移。
2
一、基本信息 1.1 工程概况 7#墩承台为哑铃型承台， 承台长 20m， 宽 7.7m， 高 3m， 承台顶标高 87.93m， 承台底标高 84.93m。经现场实测水位标高 86.95m，预计施工时水位最高不超过 87.5m。河床面标高 81.65~83.75m，覆盖层为卵石层。 1.2 技术标准 9 号围堰计算按照支护结构安全等级 I 级（结构重要性系数 1.1） ； 1.3 主要规范 1)《水工建筑物荷载设计规范》 （DL 5077—1997） 2)《公路桥涵设计通用规范》 （JTG D60-2004） 3)《公路桥涵地基与基础设计规范》 （JTG D63-2007） 1.4 结构概述 承台钢围堰采用钢板桩加内支撑的形式，封底厚度 1.5m，钢板桩围绕承台 呈矩形布置，内支撑及钢围檩设置一道，位于承台顶面以上，不影响承台施工。 钢板桩采用拉森 IV 型钢板桩，钢围檩采用 I40a 型钢双拼，内支撑采用 P630*8 钢管。 1.5 主要材料及材料性能 1)普通钢筋 表格 0-1 普通钢筋表格