主桥P11承台双层钢管桩围堰计算书
 
一、水文地质情况
1 施工期间最高洪水位  2.49 m
  施工防护水位        2.0m
2 双层钢管桩内填黄色粘土        φ1 =20。    r1=19KN/m3
3 钢管桩入土的土层根据设计图纸提供的地质资料而定：
1）  河床淤泥不予考虑；
2）  -10.06m以上为亚粘土。其综合承载力〔〆〕=115Kpa，
假设内摩擦角φ2 =15。  容重  r1=18.6KN/m3 ；
二、双层钢管桩围堰布置图
1 钢管桩顶标高3.6m， 填土标高3.1m；
2河床最低标高0.6m 
3钢管桩暂定L=9.5m   直径￠=22cm  桩底标高=-5.9m。

三、双层钢管桩围堰整体稳定性
1、假定计算钢管桩围堰的迎水面一侧，以1米宽度进行计算。
2、按最高水位2.49m，堰内抽水进行计算：
1）  围堰内填土重量W=2.5×5.0×19=237.5KN/m
2）  水的动水压力Eh=KHBrV2/2g=18×1.89×5×10×1/(2×9.81)=86.7KN/m
         对B点倾覆力矩MB=86.7×1/3×3=86.7KN-m/m
         对B点抗倾覆力矩MB =237.5×1/2×5=593.75KN-m/m
抗倾覆安全系数 K= MB'/MB=593.75/86.7=6.8
四、钢管桩①受力计算

钢管桩①受力图(L=9.5m)
1正常水位0.6m，假设此时围堰内已抽水

钢管桩受力图(L=9.5m)
⑴主动土压力Ea=1/2LaH1
         ∵ φ1 =20。 r1=19KN/m3   H1'=2.5m 
  φ2 =15。 r2=18.6KN/m3  H3=6.5m      H1=9.0m
r平均=（19×2.5+18.6×6.5）/9.0=18.7KN/m3
φ平均=（20×2.5+15×6.5）/9=16.4。
           La= r平均×H1×Ka=18.7×9×tg2（45。-16.4/2）
                     =94.19
     Ea=0.5×94.19×9.0=423.86KN/m
     H1c=1/3×9.0=3m
⑵常水位水压力（1.4m）
     Eh=0.5×rh×（H2′）2=0.5×10×（1.4）2=9.8 KN/m
     H2c=1/3×1.4=0.47m
⑶被动土压力   Ep=0.5×Lp×H3
     Lp=r2×H3×Kp        φ2 =15。 r2=18.6KN/m3  H3=6.5m 
     =18.6×6.5×tg2（45。+15。/2）
 
     =205.34

Ep=0.5×205.34×6.5=667.34 KN/m
H3c=1/3×6.5=2.167m
⑷各力对O点（拉筋位置）取矩，令∑M=0
Ep×（9+0.3-1.42）+ Eh（1.4-0.47+3.2）- Ea（9+0.3-3）
=7.88 Ep-2509.706
Ep=318.49 KN/m  < 667.34KN/m
⑸令∑H=0
   R+ Ep+ Eh- Ea=0
R= Ea- Eh- Ep =423.86-9.8-318.49=95.57 KN/m
施工中拟采用h=10cm的槽钢，其屈服强度约为570Mpa ，满足使用要求。
⑹计算A点处的弯矩
 ∵Ea′=0.5 La′H1
 La′= r1×H×Ka=19×2.5×tg2（45。+20。/2）
    =96.88
 
Ea′=0.5×96.88×2.5=121.1 KN/m
MA= Eh×0.47+R×（2.8）- Ea′×4.33
=76.53 KN-m/m
⑺钢管桩强度检算
钢管桩直径￠=22cm     每米n=2根
W=π/32×（22）3×2=2089.67cm3
α=Mmax/W=MA/W=76.53×104/2089.67=36.7Mpa<[α]=180MPa
结论：
1．  直径为22cm的钢管桩每米设2根，满足施工要求。
2．  钢管桩长9.5米，钢管桩中间段应无节疤。
3．  建议拉筋采用槽钢设置。
 

 
五、钢管桩②受力计算

围堰内已抽水

钢管桩②受力图(L=9.5m)
1按自由端单支点（平衡法）计算
 对O点（拉筋位置）取矩  令∑Mo=0  ∑H=0
 MEa1+ MEa2- MEp=0
  R=Ea1 +Ea2-EP
∵Ea1=0.5×La×H
La = r1×H2×Ka=19×3.1×tg2（45。+20。/2）=19×3.1×0.4903=28.88
Ea1=0.5×39.12×3.1=44.76 KN/m
Ea2=28.88y+18.6×tg2（45。-15。/2）y×0.5y =28.88y+5.476y2
EP=18.6×tg2（45。+15。/2）y×0.5y=18.6×1.6984×0.5y2
 =15.795 y2
对O点取矩
MEa1=44.76×（2.5-0.83+0.3）=88.18 KN/m
MEa2=28.88y（0.5y+6.5）+5.476y2（2/3y+6.5）www.tmgc8.com
    =3.65y3+50.03y2+187.72y
 
MEp=15.795y2（2/3y+6.5）=10.53y3+102.668y2

   ∴88.18+（3.65-10.53）Y3+（50.03-102.668）Y2+187.72y=0
6.88y3+52.638y2-187.72y=88.18
以试算法求y
令y=6.0m
6.88×（6.0）3+52.638×（6.0）2-187.72×6.0=2254.728  > 88.18
  y=4.5m
6.88×（4.5）3+52.638×（4.5）2-187.72×4.5=848.12 > 88.18
∴L=9.5m钢管桩（PVC管桩）是是完全满足要求的。
 
结论：
 1钢管桩长9.5m，间距：0.5m
桩顶标高3.6m，桩底标高-5.9m 。
对于靠岸边的钢管桩可短些。一般为6~8m。
3、双层钢管桩间必须填好土，以尽可能提高φ值。

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