某大桥锁口钢管桩围堰工程设计计算书

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资料等级:某大桥锁口钢管桩围堰工程设计计算书
发布时间:2018-5-7
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某大桥锁口钢管桩围堰工程设计计算书
一、计算简图:
(一)计算断面选择:
计算断面如下图:
上游围堰离岸边较远且水较深。下游围堰离河岸线较近,二侧土层高差较大。上下游围堰情况比较后,取大值,按最不利计算,即上游围堰岸侧的锁口钢管计算埋深取下游围堰岸侧的计算结果。
(二)桩长的估算:
根据试算情况,9#墩可比10#墩桩长减短,10#墩钢管桩在承台下入土深度为9.9米。9#墩减短为8.1m ,计算最高河水位根据目前冬季情况,按2.0米的标高计算。桩顶面标高仍为2.5米。桩全长18米。
(三)地质情况及土体物理性质参数取值:
根据地质报告,9#墩附近地质主要为淤泥质粘土和粉质粘土。上游侧,淤泥质粘土层底标高为-10.5m,在下游侧,淤泥质粘土底层标高为-11m。二层土体物理力学性质及压力系数如下表:
(四)计算工况:
工况一、按外排桩计算,围堰内设第二道支撑前抽水至-3米处,坑深按5米计算(通过对10#墩计算,外侧水位低时,对围堰有利)。
工况二、亦按外排桩计算,围堰内排砌块石及砼垫层已完成。河水位按+2米计算,围堰内抽水至坑底,围堰深度9.5米。
二、上游河侧围堰计算:
(一) 工况一:
主动土压力:Pac= 1× 9.5×0.70-2.44=6.65-2.44=4.21
Pag上 =(9.5×1+3×1.77) ×0.70-2.44=10.37-2.44=7.93
Pag下= (9.5×1+3×1.77×0.55)-4.72=8.14-4.72=3.43
Pad=99.5×1+3×1.77+5×1.93) ×0.55-4.72=13.45-4.72=8.73
被动土压力:Ppc =4.5×1×1.44+3.48=9.96
Ppg上 =(4.5×1+3.0×1.77) ×1.44+3.48=14.13+3.48=17.61
Ppg下=(4.5×1+3.0×1.77) ×1.81+8.55=17.76+8.55=26.31
Ppd =(4.5×1+3.0×1.77+5×1.93) ×1.81+8.55=35.22+8.55=43.77
Ea水=1/2×9.5×9.5=45.13
对C点取矩:
45.13×9.5/3=T1×(9.5-0.5)
T1=15.88t 
(二)工况二计算:
围堰内排水至承台底,采用分条分块挖土,随即排砌块石和浇砼垫层,计算T2及桩长:
主动土压力与工况一相同,Paf =3.72×1.9/3+4.21=6.57t /m 2
被动土压力:
Ppf=2×1.2×1.44+3.48=3.46+3.48=6.94
Ppg=(2×1.2+1.77×1.9) ×1.44+3.48=8.30+3.48=11.78
Ppg=(2×1.2+1.77×1.9) ×1.81+8.55=10.43=8.55=18.98
Ppd=(2×1.2+1.77×1.9+5×1.93) ×1.81+8.55=27.9+8.55=36.45
对F点处取矩:
T1×(9+1.2)+T2×(5+1.2)=45.13×(9.5/3+1.2/2×(4.21+6.57)×1.2/3×(2×4.21+6.57)÷(4.21+6.57)
已知T1=15.88t/m 
T2=(-161.98+197.07+3.62)/6.2=6.24t/m 
Ef=45.13+6.46-15.88-6.24=29.47t/m2
求桩长:
Ep1=2/2×(0.37+3.85)=4.22
h1=2/3×(2×0.37+3.85)÷(0.37+3.85)=0.73
Pp2=5/2×43.27÷(15.55+27.72)=108.18
h2=5/3×(2×15.55+27.72)÷(15.55+27.72)=2.27
对D点取矩:
29.47×7≤4.22×5.73+108.18×2.27
206.29≤24.18+245.57=269.75     桩长还可以减少。
桩长减短1米计算:
Ep=12.17×4÷5+15.55=25.29
Ep2=4/2×40.84÷(15.55+25.29)=81.68
H2=4/3×(2×15.55+25.29)÷(15.55+25.29=1.84
对F取矩:
29.47×6 =176.82
 4.22×4.73+81.68×1.84=170.25
176.82>170.25故减少1米则多了一点。按0.5米计算为安全。
则桩长为17米(2米标高)
三、下游近河岸侧围堰计算:
(一) 工况一计算:
近河岸侧江底已挖至-0.8米,围堰内抽水挖土至-3米,围堰外水位为2米时:
河岸土体堆载:q=2.0t/m3×3.6m=7.2t/m3
hg=atg(45+??/2)=6.17≈6.0m 
由q引起的围堰侧压力。在2C层为:7.2×0.7=5.04
在5d层为:7.2×0.55=3.96
计算图式如下页:
主动土压力计算如下:
Pab=2.8×1×0.7-2×1.45×0.84=1.96-2.44=-0.48=0
Pag上=(2.8×1+10.2×1.77) ×0.7-2.44=14.6-2.44=12.16
Pag下=(2.8×1+10.2×1.77) ×0.55-4.72=11.47-4.72=6.75
Pad=(2.8×1+10.2×1.77+4.5×1.93) ×0.55-4.72=16.25-4.72=11.53
Paf=12.16×/10.2=7.09
被动土压力计算:
Ppb =2c√Kp=3.48
Ppg上=8×1.77×1.44+3.48=20.39+3.48=23.87
Ppg下=8×1.77×1.81+8.55=25.63+8.55=34.18
Ppd=(8×1.77+4.5×1.93) ×1.81+8.55=41.35+8.55=49.9
以b点取矩:
T1×4.5=1/2×2.8×2.8×(2.8/3+2.2)+1/2×2.6×2.2×2.2/3=12.28+2.1=14.38
T1=14.38/4.5=3.2t/m
(二) 工况二计算:
围堰内第二道支撑和抛石及砼垫层已完成,围堰内无水,围堰外水位为+2米时:
主动土压力与工况三相同
Paf =12.13+(5.07×1.8)/4.2=14.3
被动土地压力:
Ppf=2×1.2×1.44+3.48=3.46+3.48=6.94
Ppg上=(2×1.2+1.77×2.4)×1.44+3.48=9.57+3.48=13.05
Ppg下=(2×1.2+1.77×2.4) ×1.81+8.55=12.04+8.55=20.59
Ppd=(2×1.2+1.77×2.4+1.93×4.5) ×1.81+8.55=27.75+8.55=36.30

 

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