41号钢板桩围堰计划工况计算书一、钢板桩围堰工况0计算：针对41号钢板桩围堰现场实际情况，计划先将堰外堆砂卸载至高程1104.0m，然后堰内抽砂至设计封底混凝土底1097.211m此过程中，只安装了第一道内支撑，堰外水位1109.5m，堰内水位1109.5m,内外水位差为0钢板桩顶高程1116.0m，钢板桩底高程1092m，桩长24m，堰内抽砂停止时钢板桩入土深度5.211m第一道内支撑高程1109m工况0示意如图1图1 工况0图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图2-图5所示 图2 工况0钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图3 工况0支撑反力图（单位：KN） 图4 工况0钢板桩弯矩图（单位：KN·m） 图5 工况0钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况0时钢板桩最大弯矩为121KN·m则钢板桩的最大组合应力为：，满足要求2、内支撑计算由图3可知，第一道内支撑支反力为51.1KN/m，将此支反力作用在第一道内支撑上，建立内支撑midas计算模型如图6所示。
图6 工况0第一道内支撑计算模型（单位：KN/m）第一道内支撑计算结果如图7-图9所示图7 工况0第一道内支撑变形图（单位：mm）图8 工况0第一道内支撑轴力图（单位：KN）图9工况0第一道内支撑组合应力图（单位：Mpa）由以上计算可知：圈梁2H600×200最大组合应力为43.9MPa＜[188.5]MPa，支撑钢管φ630-10mm钢管最大组合应力为29.2MPa＜0.708×[188.5]MPa=133.5MPa，钢管φ800-10mm钢管最大组合应力为21.8MPa＜0.49×[188.5]MPa=92.4MPa，均满足要求3、钢板桩稳定计算在工况0时围堰内清淤到+1097.211m标高时，须验算坑底的承载力，如承载力不足，将导致坑底土的隆起本工程基底抗隆起计算参照Prandtl（普朗德尔）和Terzaghi（太沙基）的地基承载力公式，并将桩墙底面的平面作为极限承载力的基准面，承载力安全系数的验算公式如下： 式中：Nq、Nc ——按Prandtl公式时，，；c---土的粘聚力(kPa)； φ---土的内摩擦角（°）；γ---土的重度(kN/m3)； t---支护结构入土深度(m);h---基坑开挖深度(m); q---地面荷载(kPa)。
对于工况0进行验算，则， ,满足要求当土的容重按浮容重考虑时： ，满足要求二、钢板桩围堰工况1计算：在工况0完成后，在保持围堰内外水位一致的情况下，浇筑封底混凝土，其他计算参数保持不变工况1示意如图10图10 工况1图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图11-图14所示 图11 工况1钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图12 工况1支撑反力图（单位：KN） 图13 工况1钢板桩弯矩图（单位：KN·m） 图14工况1钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，钢板桩最大弯矩为43.8KN·m则钢板桩的最大组合应力为：，满足要求2、内支撑计算由图12可知，第一道内支撑支反力为39.7KN/m，小于工况0时的支承反力51.1KN，可不对第一道内支撑的内力进行验算三、钢板桩围堰工况2计算：在工况1完成后，堰内抽水至第二道内支撑以下1m处，此时堰外水位为1109.5m，堰内水位为1103.5m，堰内外水位差6m其他计算参数保持不变工况2示意如图15图15 工况2图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图16-图19所示。
图16 工况2钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图17 工况2支撑反力图（单位：KN） 图18 工况2钢板桩弯矩图（单位：KN·m） 图19 工况2钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况2时钢板桩最大弯矩为559.7KN·m则钢板桩的最大组合应力为：，不满足要求2、内支撑计算由图17可知，第一道内支撑支反力为198.3KN/m，将此支反力作用在第一道内支撑上，建立内支撑midas计算模型如图20所示图20 工况2第一道内支撑计算模型（单位：KN/m）第一道内支撑计算结果如图21-图23所示图21 工况2第一道内支撑变形图（单位：mm）图22 工况2第一道内支撑轴力图（单位：KN）图23 工况2第一道内支撑组合应力图（单位：Mpa）由以上计算可知：圈梁2H600×200最大组合应力为170.3MPa＜[188.5]MPa，支撑钢管φ630-10mm钢管最大组合应力为111.3MPa＜0.708×[188.5]MPa=133.5MPa，钢管φ800-10mm钢管最大组合应力为84.5MPa＜0.49×[188.5]MPa=92.4MPa，均满足要求。
四、钢板桩围堰工况3计算：在工况2完成后，围堰内安装好第二道支承，堰内水抽干，此时堰外水位为1109.5m，堰内外水位差9.289m，其他计算参数保持不变工况3示意如图23图23 工况3图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图24-图27所示 图24 工况3钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图25 工况3支撑反力图（单位：KN） 图26 工况3钢板桩弯矩图（单位：KN·m） 图27 工况3钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况3时钢板桩最大弯矩为566KN·m则钢板桩的最大组合应力为：，不满足要求2、内支撑计算由图25可知，第一道内支撑支反力为195.9KN/m，第,二道内支撑支反力为23.6KN/m，将此支反力作用在内支撑上，建立内支撑midas计算模型如图28所示图28工况3内支撑计算模型（单位：KN/m）由于第一道内支撑的刚度小于第二道内支撑，但其所受均布荷载远大于第二道内支撑，因此，仅示意第一道内支撑计算结果如图29-图31所示图29 工况3第一道内支撑变形图（单位：mm）图30 工况3第一道内支撑轴力图（单位：KN）图31 工况3第一道内支撑组合应力图（单位：Mpa）由以上计算可知：圈梁2H600×200最大组合应力为164.9MPa＜[188.5]MPa，支撑钢管φ630-10mm钢管最大组合应力为104.6MPa＜0.708×[188.5]MPa=133.5MPa，钢管φ800-10mm钢管最大组合应力为80.2MPa＜0.49×[188.5]MPa=92.4MPa，均满足要求。
五、钢板桩围堰工况4计算：在工况3完成后，浇筑第一层承台至高程1103.211，拆除第二道内支撑，保持堰内无水，堰外水位为1109.5m，其他计算参数保持不变工况4示意如图32图32 工况4图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图33-图36所示 图33 工况4钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图34 工况4支撑反力图（单位：KN） 图35 工况4钢板桩弯矩图（单位：KN·m） 图36 工况4钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况4时钢板桩最大弯矩为208.3KN·m则钢板桩的最大组合应力为：，满足要求2、内支撑计算由图34可知，第一道内支撑支反力为109.7KN/m，小于工况2时的支承反力198.3KN，可不对工况4下第一道内支撑的内力进行验算 结论：由以上计算可知，在堰外水位为1109.5m时，工况2、工况3的钢板桩计算结果不满足要求由于现阶段黄河已过汛期，后期围堰施工过程中黄河水位会逐渐降低，现取堰外水位1108.5m，对工况2、工况3进行验算。
补充一：堰外水位1108.5m时钢板桩围堰工况2计算：在工况1完成后，堰内抽水至第二道内支撑以下1m处，此时堰外水位为1108.5m，堰内水位为1103.5m，堰内外水位差5m其他计算参数保持不变工况2示意如图1图1 堰外水位1108.5m时工况2图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图2-图5所示 图2 工况2钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图3 工况2支撑反力图（单位：KN） 图4 工况2钢板桩弯矩图（单位：KN·m） 图5 工况2钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况2时钢板桩最大弯矩为460.6KN·m则钢板桩的最大组合应力为：，满足要求2、内支撑计算由图3可知，第一道内支撑支反力为142.8KN/m，小于水位1109.5m时工况2的支承反力198.3KN，因此，可不再对水位为1108.5m时工况2下第一道内支撑的内力进行验算补充二：堰外水位1108.5m时钢板桩围堰工况3计算：在工况2完成后，围堰内安装好第二道支承，堰内水抽干，此时堰外水位为1108.5m，堰内外水位差8.289m，其他计算参数保持不变。
工况3示意如图6图6 堰外水位1108.5m时工况3图示1、钢板桩计算采用midas建立钢板桩计算模型，模型受力及计算结果如图7-图10所示 图7 工况3钢板桩荷载分布图（单位：KN） 图8 工况3支撑反力图（单位：KN） 图9 工况3钢板桩弯矩图（单位：KN·m） 图10 工况3钢板桩位移图（单位：mm）由计算结果可知，工况3时钢板桩最大弯矩为469.1KN·m则钢板桩的最大组合应力为：，满足要求2、内支撑计算由图3可知，第一道内支撑支反力为140.4KN/m，小于水位1109.5m时工况2的支承反力198.3KN，因此，可不再对水位为1108.5m时工况3下第一道内支撑的内力进行验算补充结论：当堰外水位为1108.5m时，钢板桩及内支撑的计算结果可以满足要求42#墩钢板桩围堰计算说明 根据42#墩处高程为1092，钢板桩打入河床下深度为5-9m，最小深度按5m考虑，即围堰钢板桩底最低点高程为1087，围堰合拢完成后钢板桩顶呈阶梯状，封底混凝土底设计高程为1097.211，为保证钢板桩的稳定及封底混凝土的正常施工，，局部冲刷严重处钢板桩围堰内外侧须在第一道围檩及内支撑安装完成后回填砂，围堰内侧回填至封底混凝土底设计高程1097.211，围堰外侧建议回填至1102，回填顺序宜为内外侧同步回填或外侧先于内侧，以确保第一道围檩及内支撑在回填砂及封底混凝土施工时不产生拉力，此过程中，围堰内外无水位差，围堰内外细砂高差为4.8m,小于41#。