鋼板樁圍堰的設(shè)計(jì)與施工(二)

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3 圍堰(支撐)內(nèi)力計(jì)算
    3.1 確定受力圖式
    3.1.1 鋼板樁嵌制形式 河床底部土質(zhì)較為密實(shí),假定鋼板樁底部嵌固于(鋼板樁入土深度)t/3=1.5 m處,即承臺(tái)底2.0m處。(封底砼厚度采用50cm)
    3.1.2 動(dòng)水壓力 P=10KHV2×B×D/2g=53.2KN
    3.1.3 河床土質(zhì)為亞粘土,為不透水層,但考慮到鋼板樁施工中會(huì)引起板側(cè)土體的擾動(dòng),縫隙里充滿水,所以考慮水壓力的影響。土壓力計(jì)算取用浮容重, Υ’=19.4-9.8=9.6KN/m3,ιj=30~50Kpa,σ=100KPa。
    3.1.4 經(jīng)分析可知迎水面為最不利受力面,以此為計(jì)算面。所承受荷載假定由兩根工字鋼平均承擔(dān),計(jì)算兩根工字鋼的共同受力。 由受力圖式可知,此結(jié)構(gòu)為四次超靜定結(jié)構(gòu),因計(jì)算較為繁瑣,計(jì)算過(guò)程不在此詳細(xì)敘述,得出支撐力為2734.95KN,彎矩為1117.59KN。
    4 驗(yàn)算鋼板樁的入土深度是否滿足要求
       鋼板樁入土深度達(dá)4.5m,從橋位處地質(zhì)勘探資料分析,持力層中無(wú)承壓水,如經(jīng)計(jì)算各道支撐的受力均能滿足要求,可不驗(yàn)算鋼板樁的入土深度。
    5 根據(jù)求得的內(nèi)力驗(yàn)算鋼板樁的受力狀態(tài)及變形情況
    5.1 應(yīng)力 由內(nèi)力計(jì)算結(jié)果可知,Mmax=1117.59KN·M。鋼板樁外緣拉應(yīng)力σ=Mmax/W=123MPa<340MPa(容許應(yīng)力),滿足要求。
    5.2 變形 經(jīng)計(jì)算,各單元跨中變形值如表1所示。  
    6 驗(yàn)算工字鋼的受力狀態(tài)
    6.1 軸向受力 由計(jì)算可知,支撐反力發(fā)生在第二道圍囹處,其數(shù)值為2734.95KN,因工字鋼與鋼板樁連接處均采用焊接,且角撐剛度較大,不考慮其失穩(wěn),僅考慮縱向撓曲,系數(shù)取ζ=2,此時(shí)其承載力 P=292.9×10-4m2×340×106N/m2/2=4980KN, 安全系數(shù)n=4980/2734.95=1.8,其承載力滿足要求。
    6.2 橫向工字鋼的抗彎能力 假定支撐反力P=2734.95KN平均作用在橫向工字鋼上(長(zhǎng)度按8.8m計(jì)算),荷載集度q=2734.95/8.8=310.8KN/M。經(jīng)計(jì)算,對(duì)工字鋼跨中產(chǎn)生的彎矩Ml/2=864.5KN·M。工字鋼抵抗彎矩M`=1000KN·M。安全系數(shù)N=1000/864.5=1.15(此處未考慮鋼板樁與工字剛的共同作用,實(shí)際情況應(yīng)更為安全),承載力滿足要求。
    6.3 工字鋼撓度 在上述彎矩的作用下,計(jì)算出工字鋼的跨中撓度L=14mm,滿足施工及使用要求。