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1、浍 河 特 大 桥 995 号 墩 拉 森 型钢 板 桩 围 堰 检 算 书（四层内支撑）主 持 人 ： 王 慧 东 教 授石 家 庄 铁 道 学 院 二八年十一月21. 设计要求所有钢板桩依靠连接锁扣连成整体，现取空间钢板桩中一根钢板桩进行计算分析，按图纸建立平面模型，第一层矩形框采用 2 根 36b 工字钢，第二层矩形框采用 3 根 56a 工字钢，第三、四层矩形框采用 4 根 56a 工字钢， ，第一层内撑采用 2 根 40 槽钢，第二、三、四层内撑采用 2 根 56a 工字钢，梁所加荷载值为土深 10.92 米( =0.6， =19kN/ )。0k3m2. 设计参数2.1 材料参数钢板
2、桩的参数：弹性模量：210GPa泊松比：0.3线密度：75kg/m2.2 型钢参数36b 工字钢惯性矩：I x=1.1910-8m4重心距：z 180103 m截面面积：A=83.6410 4m256a 工字钢惯性矩：I x=1.6910-8m4重心距：z 280103 m截面面积：A=135.3810 4m240 槽钢惯性矩：I x=15219.610-8m4重心距：z 200103 m截面面积：A=61.5310 4m23 计算模型计算采用有限元软件 ANSYS 计算，钢板桩采用 BEAM4 单元，加劲矩形框及内撑采用 BEAM188 单元。安全系数取 1.5。3单根钢板桩有限元模型：矩形
3、框处的 z 方向约束反力为：第一层：3.1375kN第二层：35.72kN第三层: 9.9215kN第四层: 116.886kN桩底约束反力：96.535kN，弯矩 MX：68.959 kNm4 计算结果最大变形为 3.955mm。如图：最大应力为 120Mpa，如图：4第四层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力为 566.83kN。有限元模型图如下所示：Y 方向最大变形为 6.971mm，压弯应力最大值为 155MPa，如图所示：第四层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力 699.05kN。Y 方向最大变形位 3.09mm，压弯应力最大值为 109Mpa，如图所示5第四层内撑受力分析：最大变形为 4
4、.671mm应力最大值为 94.9MPa，如图所示：由于第三层矩形框与第四层矩形框均采用 4 根 56a 工字钢，第三层内撑与第四层内撑均采用 2 根 56a 工字钢，且第三层所受荷载远小于第四层，第四层6受力满足要求，因此，未对第三层矩形框进行受力检算。第二层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力：173.22kN 。Y 方向最大变形位 2.831mm，压弯应力最大值为 62.9Mpa，如图所示第二层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力：213.63kN 。Y 方向最大变形位 1.244mm，压弯应力最大值为 44.2Mpa，如图所示第二层内撑受力分析：最大变形为 1.427mm，如图所示：应力最大值
5、为 29.0MPa，如图所示：7第一层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力：15.18kN 。Y 方向最大变形为 1.363mm，压弯应力最大值为 20.7MPa，如图所示：第一层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力：18.726kN 。Y 方向最大变形位 0.565mm，压弯应力最大值为 14.3Mpa，如图所示第一层内撑受力分析：最大变形为 0.277mm，如图所示：8应力最大值为 5.48MPa，如图所示：当抽水至第四层矩形框位置处，且还未安装第四层矩形框时，进行各构件的受力检算。单根钢板桩有限元模型：9矩形框处的 z 方向约束反力为：第一层：7.8726kN第二层：7.465kN第三层：127
6、.995kN桩底约束反力：93.193kN，弯矩 MX：97.367 kNm钢板桩受力检算：最大变形为 11.581mm。如图：最大应力 170MPa，如图：第三层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力：620.7kN 。Y 方向最大变形为 7.633mm，压弯应力最大值为 170MPa，如图所示：10第三层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力：765.49kN 。Y 方向最大变形位 3.391mm，压弯应力最大值为 119Mpa，如图所示第三层内撑受力分析：最大变形为 5.114mm，如图所示：应力最大值为 104MPa，如图所示：11第二层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力：36.201kN 。Y 方
7、向最大变形位 0.592mm，压弯应力最大值为 13.1MPa，如图所示：第二层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力：44.645kN 。Y 方向最大变形位 0.26mm，压弯应力最大值为 9.24Mpa，如图所示第二层内撑受力分析：最大变形为 0.298mm，如图所示：12应力最大值为 6.06MPa，如图所示：第一层加劲矩形框长边受力分析：所加轴力：38.091kN 。Y 方向最大变形位 3.414mm，压弯应力最大值为 52MPa，如图所示：第一层加劲矩形框短边受力分析：所加轴力：46.987kN 。Y 方向最大变形位 1.417mm，压弯应力最大值为 35.9MPa，如图所示第一层内撑受力分析：最大变形为 0.695mm，如图所示：13应力最大值为 13.8MPa，如图所示：5 结论1、制定可靠的挖土工艺后，杆件应力均小于 180MPa，可行。2、钢板桩与封底混凝土接触处的应力较大，尤其是当挖土至第四层加劲矩形框位置且未安装第四层矩形框时应力更大，应采取适当的措施；当挖土至第四层加劲矩形框位置且未安装第四层矩形框时第三层矩形框的应力较大，应采取适当的措施。
