桩稳定性计算

经过调查，施工时桥位处的最大水流速度5.7m/s，钢管桩顶离水面高度约为3.6m，水深按10计算m，钢管桩桩顶施加预应力，施工过程中假设钢管桩离以上2m范围的钢管桩处于嵌固状态（因施加预应力后管桩内灌注2m厚混凝土）。

则可建立如下的力学模型：按CAD图进行修改。

（在发给你的5月19日修改的资料中有按630，和730分别计算色数值带入就ok

1、计算水流压力

查《公路桥涵设计规范》（19）《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021－）（2.3.10）公式：P=KA(kN)

     式中——水的容重（kN/m3）

           V——设计流速（m/s）

    A——桥墩阻水面积(m2)，一般算至一般冲刷线处，A=0.529×9=4.8 m2

g——重力加速度9.81(m/s2)

K——桥墩形状系数，对圆形钢管桩取0.8。

P=KA=0.8×4.8=7.8KN

根据规范，流水压力作用点位于水位线以下1/3水深处，流水压力荷载为一倒三角形，见上图，设流水面处的水流压力线荷载为q，则有

P=q×9/2,则q=7.8/4.5=1.7KN/m=1.7Kg/cm。

以下按公式进行计算就ok

2、计算钢管桩最大弯矩及轴力

根据前面的计算结果可知，最不利荷载作用时，N1=-5438Kg，N2=9008Kg，N3=8502Kg，N4=2079Kg

φ529mm壁厚8mm的钢管的惯性矩

I钢管==44438cm4，

其截面面积==130.9 cm2，

2I30惯性矩=I2I30=2×7080=14160 cm4

其截面面积=2×46.5=93cm2，

根据以上计算模型将上述参数输入采用清华大学结构力学求解器，可求得该结构的弯矩图如下：

可查得其最大弯矩的代数值为5335Kg.cm。

可查得其最大轴力(压力)值为73Kg，可以确定右侧的钢管桩的稳定性是最差的，只需对其进行稳定性复核即可。

3、计算钢管桩的稳定系数

先计算其计算长度l0，由于右侧钢管桩的, 

K1==14160==2.2，由于钢管底端固结，所以K2=10，查《钢结构设计规范》，按有侧移框架查表D-2内插，计算长度系数=1.1+=1.094，所以其计算长度l0=1.094×1700=1859.8cm。

钢管的回转半径i===18.4cm

钢管的长细比λ=l0/i==1859.8/18.4=101

查B类截面轴心受压构件稳定系数表得其稳定系数=0.549。

4、利用《钢结构设计规范》中的公式计算钢管的稳定性

本方案中钢管属于压弯构件，需要计算其在弯矩作用平面内的整体稳定

查《钢结构设计规范》公式5.2.2－1，

弯矩作用平面内的稳定性：

式中N－所计算构件段范围内的轴心压力；

    －参数，＝

=

=241536.5Kg

     －弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数；=0.549

      Mx－所计算构件段范围内最大的弯矩；Mx=5335Kg.cm

W１x－在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量；

W１x=I/(D/2)= 44438/(52.9/2)=1680cm3

－等效弯矩系数，本方案中无端弯矩但有横向荷载作用，=1.0

=

=430.8Kg/cm2=43.1MPa＜215MPa

所以该钢管桩栈桥的整体稳定性完全能够满足规范要求。