f、h=19m时,Pa=218 KN/m2
2、各施工工况及内力计算
本围堰施工时,按上层支撑已安装,并抽水(吸泥)至待安装支撑下100cm 处,计算各支撑在各阶段可能出现的最大反力和钢板桩最大内力。在计算时,各阶段钢板桩计算长度按等值梁法确定,从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面(即净土压力为零或弯矩为零)截断形成等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩。
根据施工工序,分为四个工况;
工况一:围堰第一道支撑加好后,抽水到-3.5m标高时;
钢板桩受被动土压力
a、h=5.5m时, Pp=2×12×1.376=33.02 KN/m2
b、h=10.7m时,Pp=1.894×8.5×5.2+2×12×1.376=116.74 KN/m2
考虑到钢板桩桩前土体摩擦作用,被动土压力给予提高,查表得,提高系数K=1.5,则:a、h=5.5m时, Pp=33.02×1.5=49.53 KN/m2
b、h=10.7m时,Pp=116.74×1.5=175.11 KN/m2
钢板桩所受水、土压力分布图如下:
(弯矩图) (反力图)
工况二:围堰第二道支撑加好后,向围堰内注水至围堰外水位,水下吸泥、清淤到-12.557m标高时;
钢板桩受被动土压力
a、h=14.557m时, Pp=2×16×1.616=51.7 KN/m2
b、h=19m时,Pp=2.611×10×4.443+2×16×1.616=167.72KN/m2
考虑到钢板桩桩前土体摩擦作用,被动土压力给予提高,查表得,提高系数K=1.7,则:a、h=14.557m时, Pp=51.7×1.7=87.89 KN/m2
b、h=19m时,Pp=167.72×1.7=285.12 KN/m2
钢板桩所受水、土压力分布图如下:
(弯矩图) (反力图)
工况三:封底砼达到设计强度后,围堰内抽水至-7.0米标高处;
(弯矩图) (反力图)
工况四:第三道支撑加好后,围堰内抽水至-10.057米标高处。
(弯矩图) (反力图)
以各道支撑在四个工况下的最大反力作为圈梁的设计依据,则第一至第三道支撑的支撑反力依次为:
R1=59.5 KN/m R2=482.8 KN/m R3=399.12 KN/m
钢板桩在各工况下所受的最大弯矩:Mmax=445.1KN.m,钢板桩拟采用拉森Ⅵ型,其长度为18米,惯性矩为56700cm4/m, 截面弹性模量为2700cm3/m,钢材材质为 SY295。
σ===164.9 Mpa <0.6×295=177 Mpa,符合要求。
3、内支撑的设计计算
本工程圈梁采用组合型钢结构,第一道圈梁组合型钢如下图截面A,第二、三、四道圈梁组合型钢如下图截面B。
(截面A) (截面B)
SA=300×16×2+(500-32)×16=17088 mm2
SB=400×16×2+(500-32)×16×2=27776 mm2
对于第一道支撑,圈梁轴力 N=qr=59.5×9.914=589.9 KN
σ===34.5 Mpa,符合要求。
对于第二、三道支撑,取线荷载最大的第二道支撑计算,圈梁轴力
N=qr=482.8×9.914=4786.5 KN
σ===172.3 Mpa,符合要求。