关于桥梁深水围堰的设计(3)

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　水压力：与以上的动水压力相等。

　　土压力：外侧土对围堰产生的主动土压力：

　　Pa=(γ•Z+q)•tg2(45-φ/2)-2c•tg(45-φ/2)

　　=(7×Z+0)•tg2(45-φ/2)-2c•tg(45-φ/2)

　　=7×Z×0.84-2×2×0.916

　　当Z=0时，Pa=-3.664t/m2

　　当Z=4.5时，Pb=22.796t/m2

　　求粘着力高度：

　　hc=(2c/γ)•tg(45-φ/2)

　　=4/17×0.916

　　=2.155m

　　内侧封底砼所受的压力：根据上述水压力与主动土压力：取1/2封底混凝土厚度做为支点。

　　E水1作用高度：标高为-0.93m

　　E水2作用高度：标高为-3.52m

　　Ea作用用高度：标高为-5.03m

　　R混凝土=(2.13+2.59+1.51)/7.75×E水2+2.13/7.75×E水1

　　=0.8038×1/2×22.796×2.155+0.609×1/2×3.2×0.2748×1/2×3.2×3.2=24.85t/m

　　δ=R/A=24.85t/1m2

　　满足要求。

　　验算嵌入土层深度

　　对顶支撑处取矩，水产生的力矩与主动土压力产生的力矩

　　Mw+M主=E水1×2.13+E水2×(2.59+2.13)+Ea

　　×(1.51+2.59+2.13)

　　=1/2×3.2×3.2×2.13+1/2×3.2×3.8×4.72+1/2×0.116×0.13×6.23=10.91+28.7+0.05=39.66t/m

　　封底混凝土产生的力矩：

　　M砼=5.117×7.75=39.656t•m

　　由于封底混凝土产生的力矩完全是由主动土压力与外侧水压力作用而产生，因此“+”“-”力矩相同。

　　当封底砼结束后，第一道支撑完成时，抽水到-2.0m时，钢板桩的受力验算：

　　由以上水压力、主动土压力计算可知，钢板桩受力如下情况：

　　钢板桩型号、规格选择：

　　按对B点取矩求支反力Ra

　　Ra=[E动水×1.33+E水1×3.46+E水2×6.05+Ea×7.57]/9.08=25.57t

　　Rb=9.86t

　　Mmax=25.57×1.51+2.262×1.52=42.05tm

　　Mmax=[δ]•W

　　W=42.05tm/160Mpa

　　=2628cm3<2962cm3

　　德国拉森V型满足要求。

　　F、抽水到封底砼时，即标高为-5.8m时，堰体在外侧水及淤泥的作用下，计算堰体与支撑受力情况：

　　水压力强度：P水=γ•h=1t/m3×7.75m=7.75t/m2

　　主动土压力强度：

　　由上计算可知：Pa=-3.664t/m2

　　Pb=22.796t/m2

　　外侧土主动土压力：

　　Ea=1/2×22.796×2.155=24.57t/m

　　荷载近似等量简化如图：

　　Pb=γ•h1=1×3.2=3.2t/m2

　　Pc水=γ•(h1+h2)=1×7.75=7.75t/m2

　　Pc2=22.796t/m2

　　q1=1/2Pb=1/2×3.2t/m2=1.6t/m2

　　q2=(Pc水-Pb)×1/2+3.2+1/2×22.796×2.045/2.25

　　=5.475+10.35=15.83t/m2

　　按两不等跨连续梁计算：

　　n=1.1875按1.2取值

　　Mbc=0.134×q2•l1

　　=0.134×15.83×3.82

　　=30.63t•m

　　Mb=-0.155×q2•l1=-0.155×15.83×3.82=-35.43t•m

　　钢板桩型号、规格的确定：

　　δ=Mb/ww=35.43/160=2214cm3

　　用拉森V型可以满足要求。

　　综合以上三种情况对钢板桩型号的计算，采用德国拉森V型才能满足要求。

　　VB左=K•q•l1=0.655×15.83×3.8=39.4t

　　VB右=K•q2•l2=0.729×1.6×3.2=3.73t

　　V=VB左+VB右=43.13t/m

　　因此第二层支撑每延米顶力要求Ra=43.13t/m

　　长边:20m

　　Rb正=20×43.13×=862.6t

　　短边：18mR′B正=18×43.13=776.34t

　　支撑按4.25m间距布设。

　　每根支撑力：N=4.25×43.13=183.3t

　　围堰四周用2H400b做为圈梁，中间用Φ80钢管，壁厚8mm焊成网状支撑结构，并将第一层与第二层通过20×20的方钢焊成整体空间结构，计算支撑稳定：

　　受压钢管按4.5m自由长度计，且安全系数取2.0，受压稳定验算：

　　长度系数按两端铰接μ=1

　　λ=μ•l/r=1×4.5/(1/4×d)=0.5

　　查表：=0.999

　　δ=N/(Aφ)=183.3t/0.017584m2=103.7Mp

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