鄭州黃河公鐵兩用橋
主橋2＃～5＃墩
鋼板樁圍堰計算書
中鐵大橋局股份****
鄭州黃河公鐵兩用橋專案部
2023年1月
目錄一、設計引數1
二、計算引數1
三、封底混凝土計算1
四、各工況計算及結果3
主橋2＃～5＃水中墩鋼板樁圍堰變更計算書
一、計算說明：
鄭州黃河公鐵兩用橋水中墩（2＃～5＃）圍堰設計中，圍堰採用sx-18型板樁,樁長l=15公尺的板樁，以下根據sx-18型板樁引數及鄭州黃河公鐵兩用橋專案部提供的施工情況進行計算。
二、計算引數：
承臺平面尺寸為29.6×19.2m,厚度為5m,承檯底標高：82.844m。採用sx-18型組合鎖口鋼板樁施工。sx-18型板樁引數如下：i＝32560cm4
w＝1809cm3（按每延公尺計），屈服強度＝295mpa。板樁長15公尺，樁頂標高＋90.5m。
橋位施工水位標高：+88.6m,水流速度v=3m/s,河床標高為88.500m。
地質情況：飽和粉砂。土的重度γ＝20.6kn/m ,內摩擦角 =20.7°，粘聚力c＝12.1kpa。（參見設計院地質報告）
三、封底混凝土計算
1、封底混凝土穩定計算：
封底混凝土厚為2m，封底混凝土澆注完成後，圍堰外測與內側水頭差為8.565m。
水浮力: f浮＝（31.8×21.4-24×π×12）×8.565×10＝51828kn
粘結力：f浮＝24×π×2×2×150＝45240kn
封底砼自重：g封底砼＝15732kn
f浮＝51828kn≤f浮＋g封底砼＝60972kn，滿足要求
四、各工況計算及結果
1、荷載計算（土壓力、水壓力）
板樁入土深度計算中，土壓力按朗金理論計算。
主動土壓力係數：ka＝tan2（45°- /2）＝0.478
tan（45°- /2）＝0.6911
被動土壓力係數：kp＝tan2（45°+ /2）＝2.093
tan（45°+ /2）＝1.4468
2c tan（45°- /2）＝16.72kpa，2c tan（45°+ /2）＝35.01kpa
水流力：q流＝（2.0×10×32）/（2×9.81）＝9.17 kn/m2
靜水壓力：q水＝γw h
2、工況一：
為安裝內支撐及圈樑，板樁插打完成後，圍堰內先抽水至+87.5m。此時還未安裝內支撐及圈樑（板樁為懸臂狀態）。此工況經計算，板樁最大應力98.8mpa。
此工況不是控制工況，不再給出其它詳細計算過程及結果。
3、工況二：安裝內支撐後，有水開挖至+80.844m
工況二板樁荷載簡圖如下圖所示：（板樁取一公尺單寬進行計算）
計算結果如下：
a、荷載計算
水流力：q流＝（2×10×2.52）/（2×9.81）＝6.37 kn/m2
樁底主動土壓力：q主＝11.5×10.6×0.478-16.7＝41.56 kn/m2
樁底被動土壓力：q被＝5.344×10.6×2.093+35.01＝153.57 kn/m2
b、穩定計算
傾覆彎矩：m傾＝
3×10.6×0.478×（82-75.5）×（6.3+1/2（82-75.5））
m傾＝1716.8+943.5＝2660.4 kn · m
（第二項為5公尺以外的土產生的土壓力）
抵抗彎矩：
m抗=+×6.37×2.5×（1.2-×2.5）×1
m抗＝3571+1940+2.91＝5513 kn · m
抗傾覆穩定係數：k＝5513/2660.4＝2.07
c、強度計算結果：
單位寬度板樁應力計算結果如下所示：
由上可知：
板樁最大應力σmax＝142.7mpa滿足要求。
4、工況3：澆注完封底混凝土，抽完水狀態。
工況三板樁荷載簡圖如下圖所示：（板樁取一公尺單寬進行計算）
a、荷載計算
水流力：q流＝（2×10×2.52）/（2×9.81）＝6.37 kn/m2
靜水壓力：（標高82.344處）
q靜＝10×（89.5-82.344）＝71.56 kn/m2
樁底主動土壓力：（標高82.344處）
q主＝4.656×10.6×0.478-16.7＝6.89kn/m2
b、強度及剛度計算結果
單位寬度板樁應力計算結果如下所示：
由上可知：
板樁最大應力σmax＝194.5mpa滿足要求。
c、由上可知內支撐最大處支反力：
f內支撐＝164.06kn/m
d、內支撐及圈樑計算：
內支撐及圈樑應力雲圖如下：
由上可知：
圈樑最大應力：σmax＝151.77mpa≤[σ]＝160mpa，滿足要求。
圈樑最大應力：δ＝5.8mm，△＝1/741，滿足要求。
內支撐最大應力：σmax＝137.6mpa≤[σ]＝160mpa，滿足要求。
鋼圍堰計算
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